El frío hace cosas raras.
Deja la materia cerca del cero absoluto y la física romperá las reglas que aprendiste en la escuela secundaria. Los electrones se mueven sin resistencia. Los átomos trepan por las paredes como arañas. Todo se vuelve confuso, gobernado por la estadística cuántica en lugar de la lógica newtoniana.
Dos campos gobiernan este micromundo: los bosones y los fermiones.
Los bosones, al igual que los fotones, son los fiesteros. Se apiñan en el mismo espacio, actuando como una onda coherente. ¿Fermiones? De ninguna manera. El principio de exclusión de Pauli les prohíbe compartir estados cuánticos. Un electrón permanece en su carril. Esa regla evita que las estrellas de neutrones colapsen y se conviertan en agujeros negros, un esfuerzo bastante pesado para una restricción tan pequeña.
¿Pero qué pasa si te metes con las reglas?
Los físicos querían ver qué sucedía cuando los átomos se veían obligados a alternar rápidamente entre repelerse y atraerse entre sí.
“¿Qué sucede si uno obliga a los átomos que interactúan a recorrer consistentemente condiciones extremas?”
Para probarlo, Alvise Bastianello y su equipo tomaron aproximadamente 70.000 átomos de cesio. Los enfriaron a nanoKelvins. Lo suficientemente frío como para que los átomos dejaran de ser individuos y actuaran como una entidad única y borrosa: un gas Bose.
Atraparon este gas en tubos láser. Una sola dimensión. Luego vino el truco.
Pulsaron el sistema. Repeler. Atraer. Repeler. Atrae una y otra vez.
El resultado no fue el caos.
Normalmente, ese tipo de energía calienta las cosas. Dispersa partículas al azar. ¿Pero aquí? Los átomos se reorganizaron. Se instalaron en algo inesperado: un mar de Fermi fraccionado.
Piénselo. Los fermiones no se acumulan. Se mantienen separados. Los bosones se apilan. Este nuevo estado no es ninguna de las dos cosas. Está a medio camino. Los estados cuánticos están parcialmente llenos, un híbrido defectuoso que probablemente solo sobrevive en estas trampas de dimensiones inferiores.
Yi Zeng, que dirigió el estudio desde Innsbruck, lo llama un nuevo estado de muchos cuerpos.
“En lugar de simplemente calentar el sistema”, explica Zeng, “el ciclo de interacción reorganiza los átomos”.
Hanns-Christoph Nägerl observa que el orden está oculto, pero ahí. Puedes verlo en las ondas. Los datos mostraron oscilaciones de Friedel, la evidencia irrefutable de que no se trataba simplemente de ruido aleatorio. Era una estructura. Un orden frágil y complejo nacido de repetidas perturbaciones.
Ni siquiera saben todavía cómo llamar a las partículas involucradas. “¿Superfermiones?” Bromea Nägerl.
Tal vez.
¿Por qué molestarse?
Porque rompe el paradigma. La mayoría de las simulaciones simplemente reproducen lo que ya sabemos. Esta configuración creó un estado que los libros de texto aún no han escrito. Sugiere que los simuladores cuánticos pueden hacer más que imitar la naturaleza; pueden inventar nueva física para estudiar cómo surge la realidad de la sopa cuántica.
Probablemente lo siguiente en el horizonte sean mejores sensores cuánticos. O cifrado más preciso. O materiales con los que no habíamos soñado.
Por ahora, sólo tienen un mar que no debería existir. Y no han terminado de buscar.
