Buscando el frío absoluto

En este artículo intentaremos contarte el trabajo que realizan diferentes científicos para descubrir que sucede con la materia cuando es sometida al temperaturas extremadamente bajas y que utilidad puede traernos ésto en la vida cotidiana.

BEC

BEC

Wolfgang Ketterle, es un prestigioso científico e investigador del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT). En este instituto se llevo a cabo el último record de la física del ultrafrío. En esa oportunidad se estudió la materia a unas temperaturas tan bajas que hacen que los átomos se comporten de forma extravagante. Por ejemplo, a -262ºC desaparece la resistencia eléctrica de algunos materiales y se produce el fenómeno conocido como superconductividad.

A temperaturas aún menores, algunos gases que se convierten en líquidos tienen la capacidad de atravesar las paredes de un recipiente de cristal y parecen desafiar la gravedad remontándose hacia arriba por sí solos. Otros gases sufren raras crisis de identidad y actúan como ondas en lugar de átomos.

Ellos buscan encontrar la posibilidad que Mediante la manipulación de estos materiales se puedan  obtener beneficios que serán de utilidad para nuestra vida cotidiana. Entre otros avances se busca promover avances en computación cuántica, se busca también crear materiales que aún ni imaginamos y la creación de superconductores que funcionen a temperatura ambiente. El descenso a las cercanías de cero absoluto permitió descubrir una nueva forma de materia, conocida por los investigadores como el condensado de Bose Einstein. Un dato que no podemos pasar de largo pues gracias a este descubrimiento Ketterle obtuvo en el año 2001 el premio Nóbel de Física.

El cero absoluto es el 0 kelvin (o K) o como se cree, -293ºC. Ya que la temperatura es una medida de la velocidad de los átomos, cuando llegamos al cero absoluto los átomos casi no tienen la capacidad de moverse. A temperatura ambiente, los átomos de un fluido se desplazan a 500 metros por segundo, pero cerca de los 0 K la velocidad disminuye a unos 20 centímetros por segundo.

Los investigadores están de acuerdo en afirmar que este proceso de llegar a temperaturas tan extremas aún no es técnicamente posible, aunque hay algunos (como Ketterle) que están cerca del límite teórico.

En el año 1995 se empezó a ver la posibilidad de establecer una nueva tendencia en record. En esta ocasión a través de una muy pequeña nube de moléculas de sodio que se encontraban atrapadas dentro de una pared de imanes se dio origen al primer condensado de Bose-Einstein (BEC). Desde ese entonces los BEC se producen en forma continua y normal en muchos laboratorios de investigación.

En muchas ocasiones, y de forma equivoca, se asocia al láser con el calor. Pero cuando los cientificos en sus laboratorios enfocan  un haz de láser a la frecuencia de un átomo, es capaz de enfriarlo y hacer que se detenga. Esta trampa se llama enfriamiento por láser, pero por sí sola no da lugar a las temperaturas mínimas. Para ello se ha anexado el enfriamiento por evaporación.

Cabe destacar que los BEC no son gases, ni sólidos ni líquidos. Cuando las temperaturas descienden a límites extremos las propiedades cuánticas de los átomos se convierten en algo importante. Cada átomo empieza a comportarse como si fuera una onda. Cuanto más bajamos la temperatura, las ondas se van haciendo más largas, hasta el punto en donde empiezan a montarse unas sobre otras y entonces el sistema ya no se comporta como un conjunto de partículas individuales. Todos están dentro de un mismo estado cuántico. Eso es un condensado de Bose-Einstein.

Otro prestigioso centro de estudios,  Harvard, trabaja en el tema, ahí Lene Vestergaard se encuentra investigando la velocidad de la luz. Ella sostiene que la velocidad de la luz en el vacío es constante -300.000 kilómetros por segundo- y se sabe que en el mundo material las reglas de juego son diferentes: la luz se dobla y se retarda al pasar por el agua o el cristal. En el proceso se  ilumina una nube de átomos de BEC con un rayo láser. Al principio logró relativizar la luz a la velocidad de 20 km/h, luego se la pudo llevar a andar en cámara lenta y hasta se ha llegado a detenerla del todo. El proyecto que lleva a cabo es detener la luz dentro de un primer condensador de BEC y convertirla en energía eléctrica, transferida a un segundo condensador y dejar, luego, que siga propagándose.

Lo importante de ésto es la posibilidad de convertir la luz en materia que se puede manipular, copiar, moldear. El secreto que tienen las computadoras cuánticas es que tienen la capacidad de convertir la luz en materia y pueden guardarla y procesarla para luego transformarla nuevamente en luz y hacerla pasar por otro cable de fibra óptica de manera que se preserve toda la información.

Dos décadas atrás se descubrió una nueva clase de materiales, llamados superconductores de alta temperatura, los cuales requerían menos frío que los usados en la actualidad. Fue un paso muy importante y desde ese momento el mundo está esperando el siguiente avance. Los investigadores confían que las investigaciones con fermiones ultrafríos digan si es factible hacer realidad el sueño de los superconductores a temperaturas ambiente o si ello no sucederá nunca.

Para más datos pode consultar en la Revista Muy Interesante de Argentina.
Imagen de mathsci.ucd.ie


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