Un sistema láser utilizado para crear moléculas de mariposa
Prof. Herwig Ott
Se ha fabricado por primera vez una molécula grande y fría que se asemeja a una mariposa, con “alas” hechas de electrones, completando así la búsqueda de un “zoológico” de moléculas similares. El resultado podría proporcionar una puerta de entrada a partes completamente nuevas del reino cuántico.
Herwig Ott de la Universidad RPTU Kaiserslautern-Landau en Alemania y sus colegas crearon la molécula enfriando átomos de rubidio a unas pocas millonésimas de grado por encima del cero absoluto mediante el uso de láseres y fuerzas electromagnéticas. Luego, los investigadores volvieron a utilizar láseres para hacer que algunos átomos fueran muy grandes empujando su electrón más externo muy lejos de sus núcleos. Las propiedades cuánticas de los átomos que han sido enfriados y ampliados de esta manera pueden manipularse con precisión con láseres, que el equipo aprovechó para mover el electrón de un átomo gigante hacia un átomo de rubidio de tamaño normal, uniéndolos para crear un nuevo tipo de molécula con propiedades extremas.
Cada molécula tenía un tamaño de unos 25 nanómetros (más grande que el diámetro de una cadena de ADN que contiene miles de millones de átomos) y miles de veces más sensible a los campos eléctricos que la mayoría de las moléculas. La forma de la nueva molécula estaba determinada por sus electrones, y el más externo estaba extendido en el espacio en una forma que se asemeja a las alas de una mariposa.
Ott dice que ajustar los láseres a la perfección para obtener moléculas con esta configuración exacta fue complicado: fueron necesarias semanas de ajustes antes de que el equipo las creara con éxito en el laboratorio. Ott compara el proceso con la búsqueda de un objeto en una carretera, inspeccionando 1 milímetro a la vez mientras se está a un kilómetro de distancia.
Matthew Eiles, miembro del equipo de la Universidad Purdue en Indiana, dice que el trabajo es la culminación de varios estudios matemáticos y experimentales anteriores que ayudaron a acotar esta búsqueda. Basándose en modelos matemáticos, los investigadores han pasado 20 años buscando un “zoológico” de moléculas gigantes ultrafrías que debería existir, y la nueva mariposa es la última en ser descubierta, afirma.
Al mismo tiempo, este experimento abre un camino hacia la creación de moléculas ultrafrías más exóticas y esquivas, incluidas aquellas que podrían ser muy pesadas además de ser muy grandes y estar cargadas, dice Michał Tomza de la Universidad de Varsovia en Polonia. Weibin Li, de la Universidad de Nottingham en el Reino Unido, dice que la molécula de mariposa fue difícil de crear, pero que ahora podría usarse como precursora para hacer algo aún más difícil: átomos ultrafríos con carga negativa o aniones. Si se hicieran ultrafríos, los aniones podrían usarse en pruebas de leyes fundamentales de la física de partículas o estudios de antimateria, pero los métodos de enfriamiento estándar no han logrado enfriarlos hasta ahora.
Eiles y Ott ya han investigado matemáticamente exactamente cómo utilizar la molécula de mariposa para crear aniones ultrafríos y esperan ver los primeros signos dentro de unos pocos años. “La teoría ya está escrita”, afirma Eiles.
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física cuántica/ultrafrío