Hace casi 80
años, Albert Einstein y Satyendra Nath Bose predijeron que los gases de átomos
enfriados hasta muy cerca del cero absoluto se comportarían al unísono. En
1995, tres laboratorios produjeron tales condensados de Bose-Einstein y
abrieron la puerta para la investigación de las propiedades físicas de átomos a
una escala muy fría.
David S. Weiss,
profesor asociado de física, de la Universidad del Estado de Pennsylvania, ha
presentado investigaciones recientes en sistemas cuánticos unidimensionales.
Estos átomos
extremadamente fríos pueden actuar como sistemas modelo para ayudar a los
investigadores a entender otros sistemas cuánticos. Sus interacciones pueden
ser calculadas y controladas con mucha precisión. En un condensado de
Bose-Einstein, los átomos de metales alcalinos son enfriados utilizando láseres
y cierta forma de evaporación, hasta que está apenas un poco por encima del
cero absoluto. Los bosones, una clase de partículas que prefieren compartir el
mismo estado de energía, cuando se enfrían a tales temperaturas, comienzan a
actuar al unísono. Las funciones de onda de los átomos -que describen la
posición y cantidad de movimiento de cada uno de ellos- se vuelven todas
idénticas. Inicialmente, los condensados de Bose-Einstein eran confinados en
trampas magnéticas sin rasgos distintivos, pero los investigadores han llevado
los experimentos más lejos.
Ahora, Weiss
puede verificar experimentalmente los cálculos matemáticos. Usando estas
técnicas, los investigadores podrían entender mejor la superconductividad,
formar moléculas cuánticas y quizás acabar creando las primeras computadoras
cuánticas.
Junto con el
rubidio, algunos otros elementos potenciales para hacer condensados de
Bose-Einstein y permitir estudios de física cuántica ultrafría, son el sodio,
el cesio, el litio y el yterbio.
Aplicaciones del estudio
- Weiss considera a la informática cuántica una manera prometedora de usar átomos ultrafríos. Los átomos pueden actuar como bits cuánticos, o "qubits", con subestados internos que funcionen como los ubicuos 0 y 1 de la informática.
- "Sin embargo, las computadoras cuánticas solo pueden hacer una cierta clase de cálculos, factorizar números grandes, por ejemplo" -advierte Weiss-. "Se podrían usar también para simular otros sistemas mecanocuánticos, contestando preguntas que simplemente no se pueden resolver con ninguna computadora clásica concebible".
- Las nubes superfluidas de átomos, y los átomos muy fríos enrejillados, no son las únicas posibilidades que los investigadores exploran en la física cuántica ultrafría. Otras áreas relacionadas de investigación incluyen a las redes de vórtices atómicos, la química cuántica coherente y la interferometría atómica.
