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Lunes, 19 septiembre 2016
Física

Captando los movimientos más íntimos de los átomos

Por vez primera, se ha conseguido ver en detalle átomos individuales manteniéndose separados de otros o reuniéndose en parejas. Las observaciones atómicas con este grado de sensibilidad podrían, entre otras cosas, ayudar a abrir un camino hacia la obtención de superconductores capaces de funcionar como tales a temperatura ambiente.

 

Si encerramos un gas en un recipiente e intentamos visualizar sus átomos usando los microscopios más potentes de la actualidad, veremos poco más que una mancha oscura. A temperatura ambiente, los átomos se desplazan a velocidades enormes y son difíciles de localizar.

 

Sin embargo, si estos átomos son enfriados hasta temperaturas ultrabajas, su velocidad disminuye mucho, y entonces hay oportunidades para estudiar cómo pueden formar estados exóticos de la materia, como los superfluidos, los superconductores y los imanes cuánticos.

 

El equipo de Martin Zwierlein, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, ha enfriado ahora un gas de átomos de potasio hasta varios nanokelvins (a una fracción ínfima de grado por encima del Cero Absoluto, la temperatura más baja que permiten las leyes de la física) y los han atrapado dentro de una lámina esencialmente bidimensional (por su mínimo grosor) de una retícula óptica creada por láseres que se entrecruzan. Usando un microscopio de alta resolución, los investigadores tomaron imágenes de los átomos enfriados que residían en la retícula.

 

[Img #38614]

 

Recreación artística del momento en que, por primera vez, los autores de la nueva investigación, vieron átomos individuales alejándose entre sí o reuniéndose en parejas. (Ilustración: Sampson Wilcox)

 

Examinando las correlaciones entre las posiciones de los átomos en cientos de tales imágenes, el equipo observó átomos individuales interactuando de maneras bastante peculiares, a juzgar por su posición en la retícula. Algunos átomos exhibieron un comportamiento “antisocial” y se mantuvieron alejados de los demás, mientras que algunos se agruparon con orientaciones magnéticas alternas. Otros parecieron adherirse a otros, creando parejas de átomos junto a espacios vacíos, o agujeros.

 

El equipo de investigación cree que estas correlaciones espaciales podrían aportar datos nuevos y esclarecedores sobre los orígenes del comportamiento superconductor. Los superconductores son materiales notables en los que los electrones se emparejan y viajan sin fricción, lo que significa que no se pierde energía en el recorrido. Si se lograse crear a un costo razonable superconductores que se comportasen como tales a temperatura ambiente, ello podría marcar el inicio de una nueva era en la historia del uso humano de la energía, al permitir a la humanidad disponer de electricidad cuya distribución disfrutaría de una eficiencia del 100 por cien, sin pérdida alguna.

 

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