Vea También
Se ha batido el récord de la temperatura más fría jamás alcanzada con el enfriamiento de gas de rubidio a 38 picokelvins (3,8 * 10-11 K). El trabajo podría conducir a nuevos conocimientos sobre la mecánica cuántica.
La temperatura es una medida de la energía de las vibraciones de los átomos o las moléculas. La temperatura más baja teóricamente posible es el cero absoluto - 0 K o -273,15 ºC (-459,67 ºF) - que requeriría un cese total del movimiento. Eso es probablemente imposible en la práctica, pero desde hace décadas los físicos han demostrado que podemos acercarnos mucho, mucho, utilizando láseres para amortiguar el movimiento atómico.
En la revista Physical Review Letters, científicos alemanes informan de que se ha llegado más cerca del cero que nunca.
El profesor Ernst Rasel, de la Universidad Leibniz de Hannover, y sus coautores colocaron 100.000 átomos de rubidio dentro de una trampa magnética en la cima de la torre de caída de la Universidad de Bremen, de 110 metros de altura. La trampa forma lo que se denomina una "lente de materia-onda" que, al enfocar los átomos al infinito, los enfría hasta el punto de convertirlos en un condensado de Bose-Einstein (BEC), un estado de la materia en el que las colecciones de átomos pueden mostrar un comportamiento cuántico como si fueran una única partícula/onda subatómica.
Al apagar la trampa, el condensado se expande en todas las direcciones y se enfría aún más. A continuación, se dejó que el BEC cayera libremente por la longitud de la torre mientras los detectores observaban su comportamiento.
Todo el proceso dura solo dos segundos, aunque los modelos sugieren que son posibles 17 segundos, y los autores esperan explotar esta línea de tiempo más larga para explorar el comportamiento del BEC con las distorsiones de las vibraciones eliminadas.
En un artículo de opinión adjunto, el Dr. Vincenzo Tamma, de la Universidad de Portsmouth, que no participó en la investigación, dijo que el trabajo podría "probar la gravedad a nivel cuántico". Los patrones de interferencia en el BEC están determinados en parte por los efectos gravitatorios. Dado que las incoherencias entre nuestra comprensión de la física cuántica y la descripción de la gravedad por parte de la relatividad general representan quizá el mayor rompecabezas de la física sin resolver, el trabajo ofrece la oportunidad de explorar la física en su aspecto más fundamental. Tamma también ve el potencial de la técnica para buscar ciertas formas de materia oscura.
Cien mil átomos pueden parecer muchos, pero en realidad son unos 50 millones de veces menos de los que componen la cabeza de un alfiler, más o menos por la variación del tamaño atómico y de la cabeza de un alfiler. La temperatura más fría alcanzada en algo que se puede ver se estableció cuando un bloque de cobre de 400 kilogramos (882 libras) se enfrió a 0,006 K. Para conseguirlo, los investigadores necesitaron que el plomo se hubiera extraído hace miles de años, lo que dio tiempo a que los isótopos radiactivos formados por la exposición a otros elementos radiactivos en el mineral se descompusieran. Esto se consiguió gracias al descubrimiento fortuito (para nosotros) de una galera romana que se hundió en la costa de Cerdeña con plomo español destinado a las guerras civiles romanas.
Fuentes, créditos y referencias:
Christian Deppner et al, Collective-Mode Enhanced Matter-Wave Optics, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.100401
Vincenzo Tamma, 3D Collimation of Matter Waves, Physics (2021). DOI: 10.1103/Physics.14.119