Científicos capturan por primera vez átomos "en libertad" 🔬
Publicado por Cédric,
Autor del artículo: Cédric DEPOND
Fuente: Physical Review Letters
Otros Idiomas: FR, EN, DE, PT
Autor del artículo: Cédric DEPOND
Fuente: Physical Review Letters
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Esta observación directa, considerada durante mucho tiempo imposible debido a la naturaleza esquiva de los átomos, abre una nueva ventana para el estudio de fenómenos cuánticos. Gracias a una técnica innovadora que combina láseres y enfriamiento extremo, los investigadores han congelado estos objetos fugaces para revelar sus interacciones.
Una proeza técnica para sondear lo infinitamente pequeño
Los átomos, mil veces más finos que un cabello, obedecen las leyes contraintuitivas de la mecánica cuántica. Su posición y velocidad no pueden medirse simultáneamente, lo que hace particularmente difícil su observación directa.
El método desarrollado por el equipo del MIT utiliza una trampa láser para confinar una nube de átomos a temperaturas cercanas al cero absoluto. Una red luminosa los congela brevemente, permitiendo que un segundo láser revele sus posiciones individuales mediante fluorescencia.
Este enfoque, bautizado como "microscopía de resolución atómica", supera las técnicas de imagen tradicionales que solo captaban la forma global de las nubes atómicas. Ofrece una resolución sin precedentes para estudiar correlaciones cuánticas.
Arriba: representaciones que muestran átomos móviles en una trampa (rojo) congelados por una red óptica y observados mediante enfriamiento Raman.
Abajo: imágenes microscópicas del 23Na formando un condensado de Bose-Einstein, de una mezcla débilmente interactiva de 6Li en un estado de espín único, y luego de una mezcla fuertemente interactiva de 6Li en dos estados de espín, mostrando la formación de pares.
Bosones y fermiones bajo el objetivo
Los investigadores aplicaron su técnica a dos tipos de objetos: una nube de bosones compuesta por átomos de sodio y una nube de fermiones compuesta por átomos de litio, en forma de condensado de Bose-Einstein. Los primeros, capaces de compartir un mismo estado cuántico, confirmaron su tendencia a agregarse formando una onda colectiva, como predijo Louis de Broglie en 1924.
Por el contrario, los fermiones exhibieron su naturaleza repulsiva, evitando todo contacto con sus semejantes. Sin embargo, se formaron pares entre fermiones de tipos diferentes, un mecanismo clave para comprender la superconductividad. Estos comportamientos opuestos ilustran la dualidad onda-partícula en el corazón de la física cuántica.
El equipo planea ahora estudiar fenómenos más exóticos, como el efecto Hall cuántico, donde los electrones adoptan estados correlacionados bajo el efecto de campos magnéticos intensos. Estos trabajos podrían iluminar teorías aún incompletas.