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Silvana TapiaIgnacio CrespoJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasBorja Tosarmovimiento átomo a átomocondensados y patrones de interferenciasolidez en condensadosrotura de la simetría continuaFrancis Villatoro4 KelvinBose-Einsteincondensado Bose-EinsteinNaturePhysical Review LettersDimitrios Tripogeorjospares de CooperKR por resonantecondensado de Bose-EinsteinArsenio de Galio AluminioExcitonesNanómetros770 nanómetros
Solidez en condensados
Con
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Francis Villatoro explica cómo un material puede moverse saltando de átomo en átomo sin tener una simetría continua, comparándolo con la solidez observada en imágenes de condensados.
…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…
Significado #1 · Palabras #1
Francis Villatoro introduce un artículo publicado en Nature sobre supersólidos y cristal fotónico, explicando que se titula 'La emergencia de la supersolidez en condensados de polaritones en cristales fotónicos' y ha sido comercializado como un 'supersólido de luz'.
Habla: Francis VillatoroSignificado #9supersólidos de polaritones naturalezacristal fotónico condensados polaritonessupersólido de luz comercializado…y es un artículo que viene acompañado por otro artículo que se publicó en Physical Review Letters, que es la parte de teoría Publicaron el Physical Review Letters a mediados de año y este Nature apareció antes que el Physical Review Letters, pero lo cita El artículo se titula La emergencia de la supersolidez en condensados de polaritones en cristales fotónicos. La idea de la supersolidez de algo que son polaritones a nivel de medios se ha vendido como un “supersólido de luz”. Esto hay que ponerlo entre comillas, lo de luz, pero sorprendentemente dos de los autores, a veces en la revista Nature se le pide a investigadores que han. Hecho de revisores o otros investigadores relacionados con el tema que escriban un News and Views, una especie como de resumen explicativo, y a veces no encuentran a nadie y entonces lo que hacen es pedirle a los propios autores que escribas un brief, una…
Francis Villatoro aclara el concepto de supersólido, explicando su formación en condensados de Bose-Einstein a bajas temperaturas y cómo esto implica correlaciones de larga distancia entre los átomos.
Habla: Francis VillatoroSignificado #12 · Palabras #4condensados bose einstein y bosonescorrelaciones larga distancia en átomosindistinguibilidad entre los átomos del condensadopares cooper en superconductoresanálogos bose einstein sistemas ópticoscondensados en sistemas ópticos…escitones polaritones, y los escitones son, en un semiconductor, parejitas electrón hueco, entonces tengo un estado en el que la luz está acoplada a partículas materiales. Es decir: hombre, una cosa que puede uno pensar que pueda generar un tipo de solidez. Pero bueno, hay que aclarar bien lo que se entiende por supersólido. En los condensados de Bose-Einstein, cuando yo tengo un bosón, un gas, por ejemplo, de bosones, de átomos que se comportan como bosones, a muy baja temperatura puede formarse un condensado de Bose-Einstein. Es un condensado en el que aparecen correlaciones de larga distancia entre los átomos o las moléculas o lo que forme el condensado y esas correlaciones de larga distancia se representan con una función de onda común a todo el condensado. Es como si la individualidad de los átomos se perdiera, se genera una cierta indistinguibilidad entre los átomos que forman el condensado fuera un objeto macroscópico. Eso ocurre, por ejemplo, con los pares 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…
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 VillatoroSignificado #11 · Palabras #3condensación 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 describe un sistema experimental donde puede condensar excitones, explicando que consiste en varias capas alternas de una aleación de arsenio de galio y aluminio.
Habla: Francis VillatoroPalabras #19condensación de excitones arsenio galioaleación arsenio galio aluminiodistancia nanométrica de 20 nanómetroscondensado de excitones por halitones…que ser su longitud de onda. Tiene que tener un tamaño inferior a la longitud de onda que tú usas. Se usa, en este caso, longitud de onda en el infrarrojo cercano, unos 770 nanómetros; y la distancia entre estas tiritas es del orden de 200 nanómetros, 242. Bien, y esto está encima de un sistema en el que yo pueda condensar excitones, que básicamente es una super red: son varias capas alternas que tienen arsenio de galio aluminio, es una aleación, o arsenio de galio. Y voy alternando; también es una distancia nanométrica de 20 nanómetros y eso también está por debajo de las neutras y es lo que facilita que se forme el condensado de excitones por halitones. Es decir, yo tengo un pequeño dispositivo semiconductor en el que cuando yo irradio con un láser, con luz en ese sistema, excito que los electrones se emparejen con los huecos y además la luz se acopla a esas parejitas electrón hueco. entonces este sistema ya…
Francis Villatoro describe un sistema experimental forzado donde inyecta constantemente luz para mantener el estado condensado a baja temperatura, y explica una observación clave sobre la curva de dispersión de los polaritones.
Habla: Francis VillatoroPalabras #7condensado bose einstein estáticoluz dispersa en dispositivosistema experimental de francis villatorocondensado boseeinstein forzadopulsos de luz de 100 centosegundosláser pulsado a 770 nanómetrosfrancis villatoro y condensados bosesteinpolaritones en condensado de átomosbosones sin masa imposibilidad condensacióncondensado bose einstein y fotonesdispersión polaritones curva observada francis villatoro…en el que cuando yo irradio con un láser, con luz en ese sistema, excito que los electrones se emparejen con los huecos y además la luz se acopla a esas parejitas electrón hueco. entonces este sistema ya se vio hace unos años que se puede condensar En un condensado Bose-Einstein, claro esto fijaros que estamos hablando un condensado Bose-Einstein estático, pero yo tengo aquí la luz. La luz entra en el dispositivo y se dispersa en el dispositivo y sale del dispositivo; es decir, este es un sistema que forma un condensado Bose-Einstein, pero que tiene que ser un sistema forzado porque es. disipativo, es decir, cuando yo inyecto luz, la luz se pierde, con lo que se formaría un condensado Bosestein que rápidamente se, si yo genero un pulso de luz, genero un condensado que rápidamente se dispersa y se diluye. Para mantenerlo en tiempo yo tengo que generar muchos pulsos. Aquí se generan del orden de 30 millones de pulsos, son pulsos de 100 centosegundos de longitud con estos 770 nanómetros en el láser. Entonces yo genero un láser pulsado que mantiene, por tanto es un sistema forzado. Yo mantengo el estado condensado, a muy baja temperatura, pero además inyectando constantemente luz. Bien, Este sistema ya se había logrado y lo que se observó es que a veces, cuando yo miro la curva de dispersión de los polaritones, lo que yo observo es que esta curva de dispersión, los 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…
Francis Villatoro explica cómo un modelo teórico predice que la interferencia resultante de polaritones con momentos lineales opuestos se manifiesta como un patrón sobre un condensado de Bose-Einstein en el centro del dispositivo.
Habla: Francis VillatoroPalabras #17interferencia polaritones momentos linealescondensado bose einstein patrón interferenciamodelo teórico propagación hacia cero…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…
Francis Villatoro explica cómo el comportamiento del condensado se asemeja al de un superfluido, y cómo la energía influye en el patrón de interferencia resultante.
Habla: Francis VillatoroSignificado #4interferencia estados momento lineal condensadodensidad polaritones oscilación diagramateoría predice interferencia polaritonescondensado como superfluidoenergía influye patrón interferenciapotencia láser controla patrónpatrón cambia frecuencia evo seinsteindistancia rayas función energíadistancia oscilaciones polaritones constantescondensados umbral segundo estado curiosopatrón interferencia densidad polaritonessupersólido polaritones condensadopatrón cristalino polaritonessimetría rota polaritones momento lineal cerokr resonante polaritones estados positivos negativos…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, digámoslo así, el patrón cambia de frecuencia, entonces aparece en el condensado Evo Seinstein con su línea nodal un patrón de rayas cuya distancia yo puedo ir modificando en función de cómo modifique la energía; pero lo que predice la teoría es que si yo sigo incrementando la potencia. hay un Un nuevo umbral, el primer umbral es el que da lugar al condensado, hay un segundo umbral que da lugar a un estado curiosísimo 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…
Francis Villatoro describe un patrón observado en experimentos con condensados, caracterizado por una zona central oscura rodeada de dos manchas con oscilaciones en su amplitud.
Habla: Francis VillatoroSignificado #7oscilaciones en amplitud de condensadosestructura cristalina de supersolidezláser inyección potencia oscilaciones…y que la señal clave del supersólido es este patrón de franjas con una anchura independiente de la energía. Entonces ya han hecho el experimento y han observado que sí, que eso es así ¿vale? Han diseñado el dispositivo y han comprobado que aparece ese. Patrón, pero aquí la gran pregunta es: el patrón, ya os digo, imaginaros dos, una zona central oscura y dos manchas, dos manchas así como con montañitas, con oscilaciones en su amplitud. La clave es que esas oscilaciones a partir de cierta potencia de inyección del láser están fijadas y por tanto tienen una estructura, entre comillas, repito, cristalina y de ahí la supersolidez. ¿Esto es un análogo a un supersólido o es un supersólido? Según los autores esto es un supersólido, no es un análogo a un supersólido porque el mecanismo que da lugar a esto es un mecanismo físico que es esa generación; se llama conversión paramétrica de paso…
Francis Villatoro explica cómo un material puede moverse saltando de átomo en átomo sin tener una simetría continua, comparándolo con la solidez observada en imágenes de condensados.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1movimiento átomo a átomocondensados y patrones de interferenciasolidez en condensadosrotura de la simetría continua…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…