Por primera vez, científicos observaron directamente el momento angular moviéndose a través de una red cristalina y vieron cómo las rotaciones atómicas se invertían de repente. El descubrimiento, realizado en Alemania, desafía suposiciones simples sobre cómo se comporta el movimiento a escala cuántica.
Un pulso láser hizo girar átomos como una noria
Investigadores del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), junto con equipos del Fritz Haber Institute y colaboradores en Berlín, Dresde, Jülich y Eindhoven, usaron pulsos láser de terahercios ultrapotentes para hacer que los átomos dentro de un cristal se movieran en círculos precisos. Un segundo pulso láser ultrarrápido rastreó cómo ese movimiento se propagaba a vibraciones vecinas. El experimento dio a los científicos una visión directa del momento angular moviéndose a través del material por primera vez.
Luego la rotación se invirtió sin razón aparente
A medida que el momento angular se transfería de una vibración atómica a otra, ocurrió algo inesperado. La dirección de rotación se invirtió. Dos rotaciones coordinadas se combinaron en una sola que giraba en sentido contrario. La inversión no es aleatoria. Proviene de la simetría rotacional subyacente de la propia red cristalina. El efecto crea una situación donde lo que parecen dos movimientos en una dirección producen un solo movimiento en la dirección opuesta.
Lo que esto significa para entender el magnetismo
El hallazgo se conecta con un famoso experimento de Albert Einstein y Wander Johannes de Haas hace más de un siglo. Ellos demostraron que cambiar la magnetización de un material podía hacerlo girar físicamente, probando que el momento angular magnético y mecánico están vinculados. Desde entonces, los científicos han tratado de entender cómo se propaga el momento angular en los sólidos. Este experimento finalmente muestra ese proceso en acción. Los resultados se publicaron en Nature Physics.
Una nueva ventana a los materiales cuánticos
Al observar el momento angular viajar a través de las vibraciones de la red e invertir su dirección, los investigadores ahora tienen una imagen más clara de cómo surge el magnetismo del movimiento atómico. El descubrimiento les da a los científicos una nueva herramienta para estudiar y potencialmente controlar materiales cuánticos avanzados. No reescribe las leyes de la física. Revela un paso extraño y nunca antes visto en una cadena que conecta átomos girando con las propiedades magnéticas del mundo que nos rodea.
