I condensati di Bose-Einstein sono spesso descritti come il quinto stato della materia:a temperature estremamente basse, gli atomi di gas si comportano come una singola particella. Le proprietà esatte di questi sistemi sono notoriamente difficili da studiare. Nel diario Lettere di revisione fisica , il fisico quantistico Christian Schilling della Ludwig Maximilian University di Monaco e i suoi collaboratori della Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) hanno proposto un nuovo approccio per descrivere questi sistemi quantistici in modo più efficace e completo.

La ricerca sullo stato esotico della materia risale ad Albert Einstein, che predisse l'esistenza teorica dei condensati di Bose-Einstein nel 1924. "Sono stati fatti molti tentativi per dimostrare sperimentalmente la loro esistenza, " afferma il Dr. Carlos Benavides-Riveros dell'Istituto di Fisica dell'MLU. Infine, nel 1995, i ricercatori negli Stati Uniti sono riusciti a produrre i condensati negli esperimenti. Nel 2001 hanno ricevuto il Premio Nobel per la Fisica per il loro lavoro. Da allora, i fisici di tutto il mondo hanno lavorato su modi per definire e descrivere meglio questi sistemi che consentirebbero di prevedere il loro comportamento in modo più accurato.

Ciò richiede normalmente equazioni e modelli complessi. "Nella meccanica quantistica, l'equazione di Schrödinger è usata per descrivere sistemi con molte particelle interagenti. Ma poiché il numero di gradi di libertà aumenta esponenzialmente, questa equazione non è facile da risolvere. Questo è il cosiddetto problema a molti corpi e trovare una soluzione a questo problema è una delle maggiori sfide della fisica teorica e computazionale di oggi, " spiega Benavides-Riveros. La collaborazione guidata da Schilling ha ora proposto un metodo relativamente semplice. "Una delle nostre intuizioni chiave è che le particelle nel condensato interagiscono solo a coppie, ", afferma il coautore Jakob Wolff di MLU. Ciò consente di descrivere questi sistemi utilizzando metodi più semplici e consolidati.

"La nostra teoria è in linea di principio esatta e può essere applicata a diversi regimi e scenari fisici, per esempio atomi ultrafreddi fortemente interagenti. E sembra che sarà anche un modo promettente per descrivere i materiali superconduttori, " conclude Jakob Wolff.