Els dos articles de l'investigador de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) Pietro Massignan que publica la revista 'Physical Review Letters' obren noves vies de coneixement en el camp de la física. Massignan forma part del grup d'investigació First-principles approaches to condensed matter physics: quantum effects and complexity (SIMCOM), és científic visitant de l'Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) i professor del Departament de Física a l'Escola d'Enginyeria de Telecomunicació i Aeroespacial de Castelldefels. Centra la seva tasca investigadora en la teoria microscòpica de gasos quàntics diluïts i en l'estudi d'efectes topològics en sistemes de matèria condensada.

Una impuresa que interactua amb un condensat de Bose
A l'article 'Universal aspects of a strongly interacting impurity in a dilute Bose condensate', publicat en el número 126 de la revista 'Physical Review Letters', l'investigador Pietro Massignan, en col·laboració amb científics del 'Center for Theory of Quantum Matter a Boulder' (Colorado, Estats Units), demostra que una impuresa afegida a un gas de Bose diluït presenta característiques que depenen molt dèbilment dels detalls del potencial d'interacció. Així mateix, es demostra de manera rellevant que les característiques principals dels polarons Bose es poden calcular analíticament, fins i tot quan la impuresa interactua molt fortament (en l'anomenat límit unitari) amb el bany bosònic.

Aquest treball presenta la solució completa a un antic problema físic que té moltes cares. La demostració s’aplica directament a les condicions experimentals habituals que es troben en els experiments de polarons de Bose, i permet calcular moltes propietats de les seves quasipartícules, com l’energia, la quantitat de bosons atrapats, el residu i el contacte de Tan. D’acord amb estudis anteriors, els investigadors van trobar que una interacció amb una forta atracció genera un recobriment macroscòpic coherent de la impuresa, la qual cosa dona lloc a una versió bosònica de la ‘Catàstrofe d'ortogonalitat d'Anderson’, en el límit d'un bany infinitament compressible.

Mesurament de la topologia en un anàleg polaritònic del grafè
A l'article ‘Measuring the topology of a polaritonic analog of graphene’, que publica el mateix número de la revista 'Physical Review Letters', investigadors de la Université Paris-Sud i la Université de Lille, en col·laboració amb l'investigador de l'ICFO Alexandre Dauphin i el professor de la UPC Pietro Massignan, informen sobre el mesurament d'invariants topològiques en sistemes d'excitons-polaritons, que constitueixen un simulador quàntic del grafè.

Els aïllants topològics són materials exòtics que es caracteritzen per un invariant topològic global, un nombre sencer que no pot ser deformat per pertorbacions locals com el desordre o les interaccions. Aquesta robustesa, que els converteix en candidats ideals per a aplicacions en metrologia o computació quàntica, es deu a la bulk-edge correspondence, que dicta que l'invariant topològic és igual al nombre d'estats conductors protegits que es troben a les vores del material.

No obstant, sorgeix una situació diferent en els vidres 2D com el grafè, que posseeix tant inversió de temps com simetria quiral. Encara que aquests sistemes no tenen un gap, poden presentar estats de vora robustos davant de pertorbacions que respectin la simetria del sistema. Aquests estats es poden vincular a un invariant topològic definit sobre subespais unidimensionals reduïts de la seva zona de Brillouin.

A l'article, els investigadors demostren un esquema nou basat en un mesurament híbrid de posició i espai de moment per a accedir directament a aquests invariants topològics 1D en xarxes de microcavitats semiconductores. A més, demostren que aquesta tècnica es pot aplicar tant al grafè normal com a l'estirat. Aquest treball obre les portes a un estudi sistemàtic d'aquests sistemes en presència de desordre o interaccions.

La revista 'Physical Review Letters' destaca tots dos treballs científics com a ‘Suggeriment dels Editors’.