Inventan «exprimidor» de átomos

Científicos capturan en varias ocasiones únicamente 60 átomos en una caja hecha de láseres; el control y valoración de átomos significa un avance para la computación cuántica.

Como los panaderos que miden exactamente la misma cantidad de harina cada vez que hacen pan, físicos de la Universidad de Texas en Austin han utilizado una trampa láser para capturar y para medir constantemente el mismo número pequeño de átomos.

El Dr. Mark Raizen, Sid W. Richardson de la Fundación Regents de física, y sus colegas del centro para dinámica no lineal han podido capturar en varias ocasiones únicamente sesenta átomos en una caja hecha de láseres. El trabajo fue publicado en la revista Physical Review Letters.

La capacidad de Raizen para medir los átomos con gran exactitud coloca a los científicos un paso más cerca en la valoración y control de átomos, para que realicen computación cuántica.

Las computadoras cuánticas utilizarán el poder de los átomos para almacenar información y hacer cálculos ultrarrápidos.

El trabajo de Raizen es también el principio de un nuevo campo llamado estadística cuántica atómica.

«Algunos trabajos cierran un capítulo en la ciencia, y otros abren un nuevo capítulo», dice Raizen.

«Yo veo esto como la apertura de un nuevo capítulo porque el estudio de la estadística atómica cuántica tiene un potencial enorme para descubrimientos futuros».

Raizen y sus colegas crearon lo qué se llama un estado de numero exprimido, donde el número de los átomos capturados en una trampa láser fue mantenido de forma casi constante.

Para alcanzar el número exprimido atómico, los físicos construyeron una caja hecha de luz láser.

La caja láser no tenía ninguna tapa, apenas cuatro lados y un fondo, sosteniendo un número fijo de átomos como una taza llena de bolas de ping-pong.

«Suponga que tenemos una trampa que trabaje como una taza», explica Raizen, «y comienza a poner bolas de ping-pong en la taza. Llega un punto donde no puede poner más bolas adentro sin que ellas se derramen. Tan solo hay un número que puede caber en la taza.

Éste es el mecanismo que utilizamos, sólo que nuestra taza estaba hecha de luz».

Condensando átomos

La otra diferencia, por supuesto, es que Raizen y sus colegas utilizaron átomos en vez de bolas.

En el experimento, una nube de átomos de Rubidio 87 era atrapada y sometida a sobrefusión en un condensado Bose-Einstein de modo que ocuparan el estado mas bajo en la trampa.

Un condensado Bose-Einstein es un nuevo estado de la materia que se alcanza cerca del cero absoluto de temperatura (-273 grados centigrados), y sostiene típicamente cerca de un millón átomos.

Para disminuir el número de átomos a únicamente 60, los investigadores redujeron muy lentamente los lados de su caja láser, que era de cerca de dos micrómetros (dos millonésimas de metro) y los átomos cayeron hacia fuera.

«Cada vez que bajamos el bocajarro un poco más, algunos átomos de la izquierda de la caja salieron hasta que finalmente nosotros alcanzamos el nivel que deseábamos», dice Raizen.

Los investigadores podían atrapar y contar en varias ocasiones cada vez con gran exactitud el mismo número de átomos.

Raizen afirma que éstas son «las primeras medidas de estadísticas atómicas cuánticas».

Las fluctuaciones restantes pequeñas podían ser debidas a las dimensiones de la caja láser.

Raizen ha creado un nuevo concepto del condensado Bose-Einstein que se podría llamar «evaporación cuántica» porque los átomos escaparon de la trampa láser como moléculas de agua que se evaporan fuera de un cristal.

Desde la publicación del experimento, Raizen y sus colegas han podido medir y atrapar únicamente 20 átomos. Su próximo objetivo es atrapar 1 o 2 átomos.

Fuente: El Universal