Científicos captan las primeras imágenes de átomos “en libertad”

Mediante microscopía resuelta en un único átomo, los gases cuánticos ultrafrios compuestos por dos tipos de átomos revelan correlaciones espaciales claramente distintas los bosones de la izquierda muestran agrupamiento, mientras que los fermiones de la derecha muestran antiagrupamiento.

Foto: Sampson Wilcox

Hasta ahora, los físicos habían predicho la manera en la que debían interactuar átomos individuales y libres en el espacio. Sin embargo, no habían podido observar de manera directa esta interacción.

Y no lo habían podido hacer por dos razones, principalmente: la primera, es por su tamaño: un átomo mide, aproximadamente, una millonésima parte del grosor de un cabello humano.

La segunda, según explican físicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), es porque, a diferencia de un cabello, los átomos se comportan e interactúan según las reglas de la mecánica cuántica. En otras palabras, por esta naturaleza, no se puede saber simultáneamente con precisión dónde está un átomo y a qué velocidad se mueve.

Pero esa limitación fue superada recientemente. De acuerdo con un estudio publicado por científicos del MIT hace unos días en la revista académica Physical Review Letters, se captaron las primeras imágenes de átomos en libertad.

¿Cómo lo hicieron? La universidad, a través de un comunicado, explicó que el equipo desarrolló una técnica que permite, en primer lugar, que una nube de átomos se mueva e interactúe libremente. Luego, los investigadores encienden un “entramado de luz que congela brevemente los átomos en su trayectoria, y aplican láseres finamente sintonizados para iluminar rápidamente los átomos suspendidos, creando una imagen de sus posiciones antes de que los átomos se disipen de forma natural”.

“Es la primera vez que lo hacemos in situ, donde de repente podemos congelar el movimiento de los átomos cuando están interactuando fuertemente, y verlos, uno tras otro. Eso es lo que hace que esta técnica sea más potente que lo que se hacía antes”, comentó Martin Zwierlein, uno de los autores del estudio.

Los científicos esperan seguir empleando esta técnica para visualizar fenómenos más exóticos, menos conocidos y que, por el momento, solo se han predicho desde la teoría, como la física cuántica de Hall: “situaciones en las que electrones que interactúan muestran comportamientos correlacionados novedosos en presencia de un campo magnético”.

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