Condensación hacia el cero absoluto
Los condensados de Bose-Einstein (CBE) que se forman a temperaturas cercanas a la más baja posible en el universo (cero absoluto en la escala de Kelvin) son manifestaciones de un efecto cuántico a escala macroscópica que proporcionan un banco de pruebas para el mundo cuántico. Cuando no están en este estado fundamental de equilibrio sino cerca de él a temperatura finita, el sistema consta en parte de materia condensada y en parte de materia no condensada. Estos sistemas presentan dinámicas complejas que dependen de fluctuaciones del estado cuántico en torno al estado fundamental condensado. Un grupo de científicos se propuso alcanzar un entendimiento más profundo de este fenómeno gracias a la financiación de la Unión Europea otorgada al proyecto «Number conserving approaches to Bose-Einstein condensates» (NUM2BEC). Mejorar los conocimientos permitirá señalar el camino a seguir para desarrollar interferómetros no lineales precisos (que aprovechan las interferencia ondulatorias para medir distancias) con una mayor sensibilidad experimental. Aunque sí existen descripciones matemáticas bien establecidas de los CBE a temperatura cero, la descripción de los CBE a temperatura finita sigue representando un difícil problema teórico. Esto es especialmente cierto a bajas temperaturas a las que las partículas son empujadas fuera del condensado (agotamiento cuántico del condensado) debido a la influencia externa. El equipo desarrolló ecuaciones del movimiento que describen las dinámicas acopladas de las fracciones de condensado y no condensado ideales para este tipo de sistemas. Además, demostraron que las características cualitativas de la dinámica del sistema siguen siendo las mismas a temperatura finita en comparación con la temperatura cero. Estos resultados se han publicado. Los científicos también desarrollaron modelos de condensados de múltiples componentes (n componentes) formados por diferentes estados, isótopos o especies atómicas. Una vez más, separando los operadores de campo en los correspondientes al condensado y al no condensado para cada componente, los investigadores fueron capaces de proporcionar ecuaciones dinámicas autoconsistentes que rigen el comportamiento de cada componente. Estos trabajos fueron especialmente difíciles y dieron lugar a tres publicaciones en revistas científicas arbitradas. Los algoritmos de NUM2BEC que describen comportamientos complejos de los CBE fuera del equilibrio a temperaturas finitas han proporcionado información importante que debería ayudar a los investigadores a controlar mejor estos sistemas. El control es la clave para mejorar los experimentos y obtener resultados interpretables. Basándose en los resultados anteriores, se están llevando a cabo actualmente investigaciones para desarrollar conceptos para interferómetros no lineales y los objetivos están al alcance.