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Silvana TapiaIgnacio CrespoJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasBorja Tosarláser inyectado en doble parábolapolaritones saltan a bandas adyacentesefectos no lineales entre polaritones excitonesacumulación de polaritones en el mínimocondensado estático con momento lineal ceroconservación en el salto de polaritonesefectos no lineales en doble parábolapolaritones con momento lineal negativoconservación del momento lineal villatorovelocidad opuesta de polaritonespolilitones propagantes con momento linealcondensado de polilitones momento cerointerferencia de polilitones propagantesinterferencia polaritones momentos linealescondensado bose einstein patrón interferenciamodelo teórico propagación hacia ceroholografía de los polaritoneslínea nodal en condensado bose einsteinmontañitas en condensado bose einsteincondensado bose einstein estructura simétricainterferencia estados momento lineal condensadodensidad polaritones oscilación diagramateoría predice interferencia polaritonesFrancis VillatoroKR por resonanteverano de 2024condensado de Bose-EinsteinStar Wars4 KelvinPhysical Review Letters
Simetría rota polaritones momento lineal cero
Con
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Francis Villatoro explica cómo, para conservar la energía y el momento lineal en un sistema de polaritones, cuando uno salta a una banda adyacente con un momento lineal distinto de cero, otro debe hacerlo al lado opuesto con un momento lineal igual pero negativo.
…bajan de forma parabólica y llega un momento que se cruzan y ahí aparece como una especie de vértice en forma de V. Ahí es donde coloco el estado del condensado. Ahí puedo hacer que eso corresponda a que el número de ondas sea cero. Pero fijaros qué pasa. Eso ya se observó en estudios previos. Yo puedo inyectar, o sea, yo estoy constantemente poniendo el láser, inyectando polaritones en ese mínimo y puedo hacer: aumentando la potencia en milivatios del láser, puedo conseguir que se acumulen más polaritones en ese punto. Entonces llega un momento en que se acumulan tantos que por los efectos no lineales entre polaritones debido a los excitones, pueden saltar algunos de esos polaritones a las bandas que tienen a los lados. Fijaros, acordaros: la doble parábola con el mínimo en forma de vértice así sin derivada, un mínimo así en forma de V y ahí tengo acumulando muchos y cuando voy acumulando muchos hay una cierta probabilidad de que salte alguno de la banda; es decir, al mismo nivel energético, porque no cambio la energía, habrá una repoblación de estados que se encuentran en la Banda, en la parábola, a un lado o a otro. Pero fijaros: el verticito donde se está acumulando el condensado tiene momento, el número de onda, momento lineal cero; es decir, se está formando un condensado estático, pero cuando yo salto y llevo polilitones a algunos de los lados, a la banda, a un lado, a la izquierda o a la derecha, ahí el momento es distinto de cero. Ese proceso ocurre por parejas; es decir, por la conservación. De la energía de momento lineal, si en el estado en el que estaban originalmente tienen la energía equivalente a un momento lineal, una cierta energía, perdón, y un momento lineal igual a cero, cuando aparece un estado a uno de los lados, con un momento lineal distinto de cero, obligatoriamente tiene que aparecer también al otro lado. Tengo que lanzar dos polaritones, uno a un lado y otro a otro, de tal manera que uno tenga un cierto momento lineal y el otro tenga exactamente el negativo, para que la suma sea cero. Y se conserve la energía; la energía sigue siendo la misma, estoy al mismo nivel energético y tengo dos polaritones que tienen un momento lineal, es decir, una velocidad, si queréis, opuesta, igual y opuesta. Entonces, yo tengo dos polilitones propagantes porque ahora tienen momento lineal; en el condensado tenían momento lineal igual a cero, pero ahora tienen un momento lineal, uno positivo y otro negativo, los dos iguales, y los dos se propagan, y cuando se propagan pueden interferir y formar un patrón de. Interferencia. Entonces, lo que propone el modelo teórico es que ese patrón de interferencia, si los dos uno se propaga hacia el cero y el otro hacia el cero, acaba resultando en un patrón de interferencia sobre el condensado de Bose-Einstein que tengo en el centro del dispositivo. En el condensado me va a aparecer la forma típica. Del perfil de intensidad, esto se ve por luminescencia; se pueden hacer imágenes. Se llama holografía de los polaritones. Yo puedo ver una imagen de cómo está la luz ahí en el condensado y lo que se ve básicamente es que hay una línea nodal y como dos montañitas: una montañita hacia arriba y otra montañita, si queréis entre comillas un culo; el culo este que tiene dos partes. Pues esa es la idea. Hay una parte oscura central, que no llega a cero, pero bueno, tienes una cosa que sube, una parte central más oscura y una parte que sube simétrica al otro lado. Tengo esa estructura; esa es la estructura de cómo se ve el condensado. Bien. Cuando aparecen estos estados con momento lineal distinto de cero que interfieren entre sí en el condensado, tiene que aparecer una oscilación de la densidad de polaritones. Tengo que ver como un diagrama de interferencia superpuesto a este culo, ¿vale? Imaginaros el... Y eso lo que predice la teoría es que si Se comporta ese condensado como un superfluido; el patrón de interferencia dependerá de la energía. Si yo estoy en un cierto nivel de energía, o estoy en un nivel de energía más alto o más bajo, se lo puede controlar también con la potencia del láser. Puedo,…
Significado #1 · Palabras #2
Francis Villatoro explica cómo los polaritones, estados de luz acoplados a excitones en un semiconductor, permiten observar fenómenos no lineales que no ocurren con la luz por sí sola.
Habla: Francis VillatoroPalabras #10polaritones estados luz acopladosexcitones semiconductor fuerza coulombfenómenos no lineales mediada excitonesláseres star wars interacción luz…de Cooper en los superconductores y con otros materiales. Se han podido construir en sistemas ópticos tanto análogos a condensados de Bose-Einstein como en ciertos sistemas ópticos se ha logrado un condensado. Y uno de esos sistemas son los sistemas en los Que se acoplan estados de luz, cuasipartículas, que se llaman polaritones, que se acoplan a estados de electrón hueco. Los electrones y huecos en un semiconductor son también cuasipartículas, que se ligan por una fuerza de Coulomb. Es como una especie de pequeño átomo, electrón hueco, y esos estados reaccionan, interaccionan con la luz, y entonces en la luz yo puedo observar fenómenos no lineales, es decir, interacción luz-luz mediada por los excitones. Es decir, yo con los polaritones, que son esos estados de luz acoplados a estos excitones, puedo observar fenómenos no lineales que no ocurren con la luz. Todos sabemos el caso famoso de los láseres de Star Wars, que cuando yo choco dos punteros láser, pues la luz se cruza, ¿vale? Los fotones no interaccionan con los fotones directamente. A nivel real, en la realidad física de la física cuántica de la teoría de Campos, hay interacciones mediadas por electrones, etc. Pero a varios, a loops, no son interacciones a primer orden. Bien, pues yo en un material que permita la propagación de la luz y…
Francis Villatoro explica cómo es posible conseguir la condensación tanto de excitones como de polaritones en un material específico, y menciona las bajas temperaturas necesarias para observar estos fenómenos.
Habla: Francis VillatoroPalabras #11condensación excitones boséistenpolaritones estado común interacción luzenergías polaritones no linealidades 10 kelvintrabajo científico a 4 kelvin…por electrones, etc. Pero a varios, a loops, no son interacciones a primer orden. Bien, pues yo en un material que permita la propagación de la luz y que tenga electrones disponibles que se puedan emparejar en estos excitones a baja temperatura, yo puedo Conseguir tanto que los excitones se condensen en un condensado de Boséisten como que los polaritones, en rigor, excitones polaritones, es decir, es la parecita, el estado común de interacción de la luz con estos electrones se condense en un condensado. Las energías de interacción entre las no linealidades entre los polaritones son del orden de equivalente a unos 10 Kelvin, con lo que para ver estos condensados se trabaja por debajo de esas temperaturas. En este trabajo, por ejemplo, se ha trabajado a 4 Kelvin. Entonces, eso equivale en energía a mili-electrón voltios, a pocos mili-electrón voltios: 2, 3 mili-electrón voltios. Entonces ya se había demostrado en este tipo de materiales la posibilidad de formar un condensado sexting; entonces lo que yo observo es que…
Francis Villatoro explica cómo la masa en un sistema experimental depende de la relación entre energía y momento lineal, y cómo esto se relaciona con las ondas y la relación de dispersión.
Habla: Francis VillatoroPalabras #8relación energía momento linealondas y relación dispersióndilatación dispersión parabólicamasa efectiva de polaritones…en un condensado de átomos, normalmente es necesario que los átomos tengan masa; es clave que tengan masa. Si los bosones no tienen masa, no se pueden condensar. Los fotones no se pueden condensar en un condensado Bose-Einstein; tengo que tener masa. La masa en un sistema de este tipo depende de la relación entre la energía y el momento lineal. Estamos hablando de ondas, ondas que se mueven en una cierta dirección y se mueven con un cierto momento lineal. Eso nos da un número de ondas y yo tengo una relación entre la energía, es decir, la frecuencia y el número de ondas. Eso me da la relación de dispersión. Cuando la dilación de dispersión localmente es parabólica, pues en esa posición dentro de la parábola, la masa efectiva de los polaritones es positiva. Pero yo puedo tener sistemas en los que haya una Inversión de la curva de dispersión: que la curva de dispersión, en lugar de ser una parábola hacia abajo, con el mínimo, tenga un máximo, sea una parábola al revés. Entonces, en una parábola al revés, la masa efectiva de los polaritones es negativa. La masa…
Francis Villatoro explica cómo, para conservar la energía y el momento lineal en un sistema de polaritones, cuando uno salta a una banda adyacente con un momento lineal distinto de cero, otro debe hacerlo al lado opuesto con un momento lineal igual pero negativo.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #2láser inyectado en doble parábolapolaritones saltan a bandas adyacentesefectos no lineales entre polaritones excitonesacumulación de polaritones en el mínimocondensado estático con momento lineal ceroconservación en el salto de polaritonesefectos no lineales en doble parábolapolaritones con momento lineal negativoconservación del momento lineal villatorovelocidad opuesta de polaritonespolilitones propagantes con momento linealcondensado de polilitones momento cerointerferencia de polilitones propagantesinterferencia polaritones momentos linealescondensado bose einstein patrón interferenciamodelo teórico propagación hacia ceroholografía de los polaritoneslínea nodal en condensado bose einsteinmontañitas en condensado bose einsteincondensado bose einstein estructura simétricainterferencia estados momento lineal condensadodensidad polaritones oscilación diagramateoría predice interferencia polaritones…bajan de forma parabólica y llega un momento que se cruzan y ahí aparece como una especie de vértice en forma de V. Ahí es donde coloco el estado del condensado. Ahí puedo hacer que eso corresponda a que el número de ondas sea cero. Pero fijaros qué pasa. Eso ya se observó en estudios previos. Yo puedo inyectar, o sea, yo estoy constantemente poniendo el láser, inyectando polaritones en ese mínimo y puedo hacer: aumentando la potencia en milivatios del láser, puedo conseguir que se acumulen más polaritones en ese punto. Entonces llega un momento en que se acumulan tantos que por los efectos no lineales entre polaritones debido a los excitones, pueden saltar algunos de esos polaritones a las bandas que tienen a los lados. Fijaros, acordaros: la doble parábola con el mínimo en forma de vértice así sin derivada, un mínimo así en forma de V y ahí tengo acumulando muchos y cuando voy acumulando muchos hay una cierta probabilidad de que salte alguno de la banda; es decir, al mismo nivel energético, porque no cambio la energía, habrá una repoblación de estados que se encuentran en la Banda, en la parábola, a un lado o a otro. Pero fijaros: el verticito donde se está acumulando el condensado tiene momento, el número de onda, momento lineal cero; es decir, se está formando un condensado estático, pero cuando yo salto y llevo polilitones a algunos de los lados, a la banda, a un lado, a la izquierda o a la derecha, ahí el momento es distinto de cero. Ese proceso ocurre por parejas; es decir, por la conservación. De la energía de momento lineal, si en el estado en el que estaban originalmente tienen la energía equivalente a un momento lineal, una cierta energía, perdón, y un momento lineal igual a cero, cuando aparece un estado a uno de los lados, con un momento lineal distinto de cero, obligatoriamente tiene que aparecer también al otro lado. Tengo que lanzar dos polaritones, uno a un lado y otro a otro, de tal manera que uno tenga un cierto momento lineal y el otro tenga exactamente el negativo, para que la suma sea cero. Y se conserve la energía; la energía sigue siendo la misma, estoy al mismo nivel energético y tengo dos polaritones que tienen un momento lineal, es decir, una velocidad, si queréis, opuesta, igual y opuesta. Entonces, yo tengo dos polilitones propagantes porque ahora tienen momento lineal; en el condensado tenían momento lineal igual a cero, pero ahora tienen un momento lineal, uno positivo y otro negativo, los dos iguales, y los dos se propagan, y cuando se propagan pueden interferir y formar un patrón de. Interferencia. Entonces, lo que propone el modelo teórico es que ese patrón de interferencia, si los dos uno se propaga hacia el cero y el otro hacia el cero, acaba resultando en un patrón de interferencia sobre el condensado de Bose-Einstein que tengo en el centro del dispositivo. En el condensado me va a aparecer la forma típica. Del perfil de intensidad, esto se ve por luminescencia; se pueden hacer imágenes. Se llama holografía de los polaritones. Yo puedo ver una imagen de cómo está la luz ahí en el condensado y lo que se ve básicamente es que hay una línea nodal y como dos montañitas: una montañita hacia arriba y otra montañita, si queréis entre comillas un culo; el culo este que tiene dos partes. Pues esa es la idea. Hay una parte oscura central, que no llega a cero, pero bueno, tienes una cosa que sube, una parte central más oscura y una parte que sube simétrica al otro lado. Tengo esa estructura; esa es la estructura de cómo se ve el condensado. Bien. Cuando aparecen estos estados con momento lineal distinto de cero que interfieren entre sí en el condensado, tiene que aparecer una oscilación de la densidad de polaritones. Tengo que ver como un diagrama de interferencia superpuesto a este culo, ¿vale? Imaginaros el... Y eso lo que predice la teoría es que si Se comporta ese condensado como un superfluido; el patrón de interferencia dependerá de la energía. Si yo estoy en un cierto nivel de energía, o estoy en un nivel de energía más alto o más bajo, se lo puede controlar también con la potencia del láser. Puedo,…
Francis Villatoro describe un sistema donde la distancia entre zonas de mayor y menor densidad de polaritones permanece constante e independiente de la energía, fenómeno conocido como supersólido.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #1supersólido polaritones condensadopatrón cristalino polaritonessimetría rota polaritones momento lineal cerokr resonante polaritones estados positivos negativosfases distintas polaritones simetríaestado supersólido rompe simetríapatrón fijo distancia fija sistemaestructuras bandas independientes energía artículo teórico…en el que el patrón de interferencia, la distancia entre esas oscilaciones que aparecen en la densidad de los polaritones en el condensado, se mantiene constante y es independiente de la energía. Un sistema en el que tengo unas rayitas, unos sitios donde hay más densidad de prolitones o menos densidad y cuya diferencia, la distancia entre donde tengo un máximo de densidad y un mínimo, se mantiene constante e independiente de la energía. A eso es a lo que se le llama un supersólido. ¿Por qué? Porque tengo un patrón, que es un patrón entre comillas cristalizado, un patrón entre comillas cristalino. Se ha roto una simetría, es una simetría asociada, bueno, cuando yo tengo estos polaritones que están en el condensado y que están en momento lineal igual a cero y que se lanzan por parejas hacia esos estados con un momento positivo y negativo, se llama KR por resonante, no hay realmente una resonancia, pero bueno, se utiliza ese término, que están los dos Hay una simetría en el sistema que permite que tengan fases distintas. Tienen una amplitud, pero además la función de onda que representa este sistema tiene además una fase y la fase puede ser distinta, pero la suma de las fases tiene que ser cero. Bien, pues cuando yo paso al supersólido, yo consigo romper esa simetría, rompo esa simetría y eso es lo que me genera un patrón fijo, un patrón con una distancia fija, que depende de ciertas propiedades del sistema, que hace que en el condensado aparezcan esas estructuras de bandas independientes de la energía. Entonces eso es lo que predecía el artículo teórico, ya os digo, el artículo teórico, según cuentan los autores, esto lo descubrieron en el verano de 2024 y en. Paralelo enviaron el artículo teórico y el experimental. Primero comprobaron: no quisieron quemar la gallina del huevo de oro; si publicas el artículo teórico rápidamente, la competencia te hace el experimento y te lo quita. Entonces, para no quemarse, no…
Francis Villatoro plantea una duda sobre si los resultados presentados en un artículo científico constituyen una prueba definitiva de supersólido, advirtiendo sobre la necesidad de considerar la rotura de simetría y sus implicaciones.
Habla: Francis VillatoroSignificado #16 · Palabras #20rotura de simetría en supersólidosimulaciones numéricas physical review letterspatrón de interferencia y energíaexpertos en supersolidez advierten…que se logra esto experimentalmente, es decir, observar un supersólido en cristales fotónicos con excitones polaritones. Esto es un sistema forzado y disipativo; también sería la primera vez que se ve un supersólido en un sistema que es forzado y disipativo. La cuestión clave es, ¿realmente lo que se muestra en ese artículo, que está en perfecto acuerdo con las simulaciones numéricas publicadas en Physical Review Letters, es una prueba definitiva de que es un supersólido? Los expertos en supersolidez dirán: cuidado, cuidado; tú afirmas que ha habido una rotura de simetría, que esa simetría es una simetría 1, una simetría de fase, que te permitía que el patrón de interferencia tuviera unas bandas con una distancia que dependía de la energía. Esa simetría la ha roto y ha fijado esa estructura con una distancia típica, pero esa rotura de simetría tiene que venir acompañada de. Bosones de Goldstone. En física de estado sólido ocurre lo mismo que en física de partículas. Cuando se rompe una simetría aparecen unas partículas escalares, la famosa es el bosón de Higgs. Pero aquí suelen ser partículas sin masa, el equivalente a…
Francis Villatoro explica que, aunque se observa una rotura de simetría, en realidad es una rotura aparente y falta una demostración real de esta ruptura.
Habla: Francis VillatoroSignificado #12red cristalina en sólidossimetría discreta de traslaciónátomos y vacíos en sólidosmovimiento átomo a átomocondensados y patrones de interferenciasolidez en condensadosrotura de la simetría continuarotura de simetría aparentetransición de fase a supersolidezumbral de intensidad supersolidezbandas control variable…una tubería y miro en un punto, miro al lado, miro al otro y lo que yo veo es lo mismo. Por eso modo, si tengo fulgo laminar o para simplificar, lo que veo en un punto, hay una simetría, yo me puedo mover traslacionalmente, la diferencia con un sólido es Que eso no puede ocurrir, porque el sólido tiene una red cristalina y cuando yo me muevo, pues aquí paso por átomo, aquí paso por vacío, aquí paso por átomo, entonces veis pegando como saltito, no tengo una simetría; la simetría es a salto, una simetría discreta, de traslación discreta, si me muevo la Cantidad adecuada, la distancia de la red, la unidad de la red; yo puedo ir saltando de... de átomo en átomo, pero no tengo una simetría continua. Entonces, cuando te aparece en las imágenes que vemos de este condensado, aparece ese patrón de interferencia estático, ahí quieto; pues yo digo: esto es como si fuera la solidez. Entonces aquí el punto clave es la rotura de la Simetría y cuando el punto clave es la rotura de la simetría, lo que necesitamos es una demostración de que de verdad ha habido una rotura de simetría y ahora mismo lo que tenemos es una rotura de simetría aparente. Es verdad que antes del umbral de intensidad que supuestamente genera la supersolidez, esa transición de fase a la supersolidez, antes ese patrón de bandas pues es variable. Yo puedo ponerlo más cerquita o más lejito en las bandas y ese control lo pierdo una vez que supero este nuevo umbral, como predice la teoría, pero no tenemos mucho más. Muy bien. pues vamos a hacer otra cosa entonces, que digo vamos a hacer una cosa que es que teníamos otro tema iba a decir, pero vamos a dejarlo pendiente y vemos si podemos responder algunas de las preguntas que haya por aquí que nos han dejado ustedes, no en el chat,…