Rotón
quasipartícula observada en helio-4 superfluido
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En física teórica, un rotón es una excitación elemental, o cuasipartícula, observada en helio-4 superfluido y condensados de Bose-Einstein con interacciones dipolares de largo alcance o acoplamiento espín-órbita. La relación de dispersión de las excitaciones elementales en este superfluido muestra un aumento lineal desde el origen, pero exhibe primero un máximo y luego un mínimo en energía a medida que aumenta el momento. Las excitaciones con momentos en la región lineal se denominan fonones; las que tienen momentos cercanos al mínimo se denominan rotones. Las excitaciones con momentos cercanos al máximo se denominan maxóns.
El término "roton-like" también se utiliza para los valores propios predichos en metamateriales 3D que utilizan el acoplamiento más allá del vecino más próximo.[1][2] La observación de dicha relación de dispersión "roton-like" se demostró en condiciones ambientales tanto para ondas de presión acústica en un metamaterial basado en canales a frecuencias audibles como para ondas elásticas transversales en un metamaterial a microescala a frecuencias de ultrasonidos.[3]
Modelos
Originalmente, el espectro rotón fue introducido fenomenológicamente por Lev Landau en 1947.[4] Actualmente existen modelos que intentan explicar el espectro de rotón con diversos grados de éxito y fundamentación.[5][6] El requisito para cualquier modelo de este tipo es que debe explicar no sólo la forma del espectro en sí, sino también otros observables relacionados, como la velocidad del sonido y el factor de estructura del helio-4 superfluido. Se han realizado espectroscopias de microondas y de Bragg en helio para estudiar el espectro del rotón.[7]
Condensación de Bose-Einstein
También se ha propuesto y estudiado la condensación de Bose-Einstein de rotones.[8] Su primera detección se ha notificado en 2018.[9] En condiciones específicas, el mínimo de rotón da lugar a una estructura similar al sólido cristalino denominada supersólido, como se ha demostrado en experimentos realizados a partir de 2019.[10][11][12]
