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Viernes, 20 enero 2017
Física

¿Es posible alcanzar el Cero Absoluto de temperatura?

Unos físicos han enfriado un objeto mecánico a una temperatura inferior a la que se creía hasta ahora posible, por debajo del llamado “límite cuántico”.

 

Los experimentos y la nueva teoría surgida a raíz de ellos mostraron que un tambor mecánico microscópico (una membrana de aluminio que vibra) podía ser enfriado a menos de una quinta parte de un solo cuanto, o paquete de energía, menos que lo pronosticado por la física cuántica. En teoría, la nueva técnica podría ser utilizada para enfriar objetos hasta el cero absoluto, la temperatura en la que la materia carece de casi toda energía y movimiento.

 

Los resultados obtenidos por el equipo del físico John Teufel, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) en Estados Unidos, han resultado ser toda una sorpresa para los expertos de este campo.

 

El tambor, de 20 micrómetros de diámetro y 100 nanómetros de grosor, está incrustado en un circuito superconductor diseñado para que el movimiento del tambor influya en las microondas que rebotan dentro de un espacio hueco conocido como cavidad electromagnética. Las microondas son una forma de radiación electromagnética, así que son en la práctica una forma de luz invisible, con una longitud de onda más larga que la de la luz visible y una frecuencia inferior a la de esta.

 

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El tambor de aluminio microscópico usado en los experimentos de esta investigación. (Foto: Teufel/NIST)

 

La luz de microondas dentro de la cavidad cambia su frecuencia cuanto sea necesario para hacerla coincidir con aquella a la que esta resuena o vibra de forma natural. Este es el “tono” natural de la cavidad, análogo al tono musical que presenta un vaso lleno de agua cuando su borde es rozado con una uña o su costado es golpeado con una cuchara.

 

El nuevo experimento del NIST añade un novedoso giro a la cuestión: el uso de “luz comprimida” para controlar el circuito del tambor. Comprimir es, en este contexto, un concepto de la mecánica cuántica en la que se desplaza el "ruido", o fluctuaciones no deseadas, desde una propiedad útil de la luz a otro aspecto que no afecte al experimento. Estas fluctuaciones cuánticas limitan el límite inferior de las temperaturas que se puede alcanzar con las técnicas de enfriamiento convencionales. El equipo del NIST utilizó un circuito especial para generar fotones de microondas que fueron purificados o desprovistos de fluctuaciones de intensidad, que redujeron el calentamiento no deseado del tambor.

 

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