Cuando la materia se enfría casi hasta alcanzar el cero absoluto, las reglas cotidianas dejan de servir y los átomos empiezan a comportarse de maneras extrañas.

En esas condiciones extremas, algunas sustancias conducen electricidad sin resistencia, fluyen sin rozamiento o actúan como una sola nube gigantesca, aunque estén formadas por muchísimos átomos.

Todo depende de las reglas cuánticas, que separan las partículas en dos grandes familias: bosones y fermiones. Ambas existen en toda la materia conocida.

Los bosones pueden reunirse en el mismo estado cuántico sin problema. Por eso, bajo condiciones adecuadas, miles de ellos pueden comportarse como una sola entidad.

Los fermiones funcionan de forma distinta. No pueden ocupar exactamente el mismo estado, una limitación que explica muchas propiedades fundamentales de electrones, átomos y estrellas.

Cuando muchos fermiones se acomodan siguiendo esa restricción, forman algo llamado mar de Fermi. Es una manera de describir cómo llenan los niveles disponibles.

Un equipo de la Universidad de Innsbruck exploró qué ocurre cuando obliga a átomos bosónicos a pasar repetidamente entre interacciones de repulsión y atracción intensas.

El trabajo teórico se publicó en la revista Physical Review Letters. La demostración experimental sigue disponible como manuscrito preliminar y está bajo revisión independiente.

Para probar la idea, los investigadores trabajaron con setenta mil átomos de cesio enfriados hasta milmillonésimas de grado por encima del cero absoluto.

A esa temperatura, los átomos dejaron de comportarse como partículas individuales. El equipo los atrapó dentro de tubos creados con una red de rayos láser.

Luego modificaron una y otra vez la relación entre los átomos. Primero los hicieron repelerse y después los llevaron a atraerse intensamente.

Lo inesperado fue que ese vaivén no convirtió al sistema en un desorden caliente. En cambio, los átomos se reorganizaron formando un estado excitado, pero ordenado.

Ese estado recibió el nombre de mar de Fermi fraccionario. Aunque los átomos originales son bosones, empezaron a mostrar un patrón parecido al de los fermiones.

La palabra fraccionario no significa que los átomos se partieran. Describe que los estados cuánticos parecían llenarse solo de manera parcial, algo inusual para este sistema.

Los físicos detectaron unas ondulaciones llamadas oscilaciones de Friedel. Son pequeñas variaciones repetidas que revelan cómo las partículas se correlacionan y mantienen una estructura interna.

Esas ondas funcionaron como una huella del nuevo estado. Confirmaron que no era simplemente un gas alterado por los láseres, sino una organización colectiva distinta.

El resultado importa porque permite fabricar en el laboratorio formas de materia que no aparecen fácilmente en la naturaleza. Así pueden poner a prueba ideas cuánticas difíciles.

No significa que mañana habrá dispositivos basados en estos átomos ultrafríos. Las posibles aplicaciones en sensores o información cuántica siguen siendo lejanas y exploratorias.

Pero los experimentos ayudan a entender cómo surgen comportamientos colectivos a partir de partículas simples. También permiten estudiar materiales y fenómenos imposibles de observar directamente en condiciones normales.

Esta investigación muestra que, incluso sin cambiar los átomos, modificar cuidadosamente sus interacciones puede crear reglas nuevas. El universo cuántico todavía guarda formas de materia inesperadas.