Klassiska fasövergångar styrs av temperaturen. Ett av de mest kända exemplen är fasövergångarna av vatten från fast till vätska till gas. Dock, andra parametrar styr fasövergångar när temperaturen närmar sig absolut noll, inklusive tryck, magnetfältet, och dopning, som introducerar störning i ett materials molekylära struktur.

Detta ämne behandlas utifrån den teoretiska synvinkeln i artikeln "Avslöjar fysiken för de inbördes interaktionerna i parametrar, "publicerad i Vetenskapliga rapporter .

Papperet härrörde från diskussioner som hölls i laboratoriet inom ramen för doktorandforskningen av de två huvudförfattarna, Lucas Squillante och Isys Mello, övervakad av den sista författaren, Mariano de Souza, en professor vid fysikavdelningen vid São Paulo State University Institute of Geosciences and Exact Sciences (IGCE-UNESP) i Rio Claro, Brasilien.

De andra medförfattarna är Roberto Eugenio Lagos Mônaco och Antonio Carlos Seridonio, även professorer vid UNESP, och Harry Eugene Stanley, professor vid Boston University (USA).

Studien stöddes av São Paulo Research Foundation — FAPESP via ett bidrag som tilldelades projektet ”Utforska termodynamiska och transportegenskaper hos starkt korrelerade elektronsystem, "för vilken Souza var den främsta utredaren.

"I paramagnetiska material, det finns alltid ett subtilt bidrag från många kroppar till systemets energi. Detta bidrag kan betraktas som ett litet effektivt lokalt magnetfält. Det brukar förbises, med tanke på den mycket lilla energi som är associerad med den jämfört med den energi som är förknippad med termiska fluktuationer eller externa magnetfält.

Ändå, när temperaturen och det yttre magnetfältet närmar sig noll, sådana bidrag från många organ blir betydande, "Berättade Souza.

Studien visade att materia alltid tenderar att beställas vid låga temperaturer på grund av många kroppsinteraktioner. Den icke-interagerande spinngasmodellen förekommer därför inte i den verkliga världen eftersom en mångkroppsinteraktion mellan snurrarna i systemet skulle tvinga ordning.

"Vi fann att i faktiska material, det finns inget som heter en kritisk punkt vid vilken en kvantfasövergång sker i ett äkta nollfält på grund av det kvarvarande magnetfältets kvarhållande som skapas av mångkroppsinteraktionen. I ett vidare sammanhang, perfekt Bose-Einstein-kondens kan inte erhållas på grund av denna interaktion, "Sa Souza.

Ett Bose-Einstein-kondensat, kallas ofta "materiens femte tillstånd" (de andra är fasta, flytande, gas och plasma), är en grupp atomer som kyls till inom ett hår med absolut noll. När de når den temperaturen, atomerna har ingen fri energi att röra sig i förhållande till varandra och falla i samma kvanttillstånd, beter sig som en enda partikel.

Bose-Einstein-kondensat förutspåddes och beräknades först teoretiskt av Satyendra Nath Bose (1894-1974) och Albert Einstein (1879-1955) 1924, men det var inte förrän 1995 som Eric A. Cornell, Carl E. Wieman och Wolfgang Ketterle lyckades göra en med ultrakallig rubidiumgas, för vilka alla tre fick Nobelpriset i fysik 2001.

"Vad vår studie visade var att även om ett icke-idealiskt Bose-Einstein-kondensat kan erhållas experimentellt, det perfekta tillståndet för kondens kan inte uppnås eftersom det förutsätter att partiklar inte uppfattar eller interagerar med varandra, medan kvarvarande interaktion alltid sker, även i närheten av absolut noll, "Sa Souza.

"En annan upptäckt var att materia kan magnetiseras adiabatiskt [utan värmeförlust eller vinst] bara genom dessa inbördes interaktioner."