Uma equipe de pesquisadores do Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica e da Universidade de Innsbruck, desenvolveu uma técnica para caracterizar as fases pelas quais um superfluido passa à medida que muda para um supersólido e depois volta para o estado anterior. O grupo escreveu um artigo descrevendo sua técnica e carregou-o no servidor de pré-impressão arXiv.

Supersólidos são materiais com características de sólidos e líquidos - eles têm ordenação espacial, mas eles também fluem. Eles foram teorizados pela primeira vez em 1957, e em tempos mais recentes, foram demonstrados com experimentos envolvendo a conversão de superfluidos em supersólidos via condensados ​​de Bose-Einstein. E embora esses experimentos tenham se mostrado úteis, eles não permitiram que os pesquisadores caracterizassem as fases pelas quais um superfluido passa ao se transformar em supersólido. Neste novo esforço, os pesquisadores adotaram outra abordagem.

Os pesquisadores usaram resfriamento evaporativo. Isso envolveu a captura de átomos de disprósio em uma nuvem usando lasers, que também formou uma barreira óptica. Mais importante, os átomos na nuvem poderiam escapar se tivessem energia alta o suficiente. Enquanto eles faziam isso, a temperatura da nuvem diminuiu, eventualmente alcançando várias centenas de graus Kelvin. Os pesquisadores então baixaram a altura da barreira, o que baixou a temperatura na nuvem ainda mais, até que os átomos deixados na nuvem formaram um supersólido.

Para caracterizar as mudanças de fase, os pesquisadores usaram imagens de contraste de fase de Faraday e imagens de tempo de vôo. Para ter uma perspectiva clara do que estava acontecendo, os pesquisadores tiveram que executar seu experimento repetidamente enquanto variavam a taxa de redução da barreira. Usando as duas técnicas, os pesquisadores foram capazes de medir a modulação de mudança de fase em uma escala de tempo de 150 ms. E assim fazendo, eles também foram capazes de ver que as modulações de densidade associadas a uma fase sólida vieram primeiro no processo. Então, 40 ms depois, as características de um superfluido tornaram-se evidentes imediatamente antes da nuvem formar um supersólido.

A técnica também permitiu aos pesquisadores caracterizar as fases envolvidas à medida que o superfluido voltava a ser superfluido. Eles descobriram que tudo começou com a restauração da simetria translacional contínua, que trouxe o sistema de volta a um superfluido e depois de volta a uma nuvem simples. Eles observaram que a fase de superfluido durou mais do que a primeira fase, mostrando que os processos não estavam acontecendo ao mesmo tempo.

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