Una nueva técnica de microscopía cuántica, desarrollada por el Instituto de Massachussets (MIT), logró las primeras imágenes de átomos que interactúan entre sí y libres. La hazaña también mostró algunas correlaciones entre las partículas que ya habían predicho matemáticamente, pero que nunca se observaron. Los científicos a cargo del experimento creen que esta forma innovadora de ver el esquivo mundo cuántico tiene el potencial de mostrar fenómenos más excéntricos nunca antes vistos.
Los investigadores implementaron un método que permite que una nube de átomos se mueva e interactúe libremente y, con una red de luz, “congelada” por una fracción de segundo su trayectoria. En ese momento, las partículas fueron suspendidas y el equipo usó láseres de alta precisión para iluminarlas. La imagen ultra -grape capturó las posiciones exactas de los átomos que se estaban agrupando de acuerdo con sus propiedades cuánticas.
Resumen de la técnica de congelación del átomo del MIT y su fotografía correspondiente.Ruixiao Yao et al/MIT
Según los resultados publicados en la revista Cartas de revisión físicaLos físicos utilizaron la técnica para observar átomos bosónicos y fermiónicos. En su experimento, hicieron que los átomos de sodio se comportaron como bosones, lo que les permitió estudiar el condensado de Bose-Einstein, un estado del sujeto en el que los átomos están alineados en una sola entidad cuántica.
Las imágenes obtenidas son un hito en el campo de la investigación física. Ya es posible estudiar ese estado de materia con la resolución de un solo átomo. “Podemos verlos en estas interesantes nubes de átomos y lo que hacen entre ellos, lo cual es hermoso”, dijo Martin Zwierlein, profesor de física en el MIT y co -autor del estudio, en un comunicado de prensa.
Las siluetas de los átomos
Los átomos son difíciles de observar, no solo por su pequeño tamaño (su diámetro es solo un millonésimo del grosor de un cabello), sino porque se comportan e interactúan de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica. Por ejemplo, no es posible conocer su posición y velocidad simultáneamente (este es el famoso principio de incertidumbre de Heisenberg), y la ubicación de sus electrones solo se puede inferir a través de probabilidades.
Existen varias técnicas para obtener imágenes de átomos a través de métodos indirectos. El más común consiste en emitir un haz láser en una nube de átomos, lo que permite a las computadoras reconstruir la “silueta” del clúster. Aunque estas técnicas han sido efectivas, los autores del estudio señalan que se limitan a analizar grupos Atom en lugar de individuos.
Se llama la nueva técnica MIT Microscopía con resolución atómica. Es especial porque es menos invasivo para los átomos atrapados en la red de luz que los limita, lo que permite preservar un momento preciso de su interacción. Los investigadores dicen que si no tiene cuidado, es fácil evaporarlos. Gracias a este método, los fenómenos cuánticos, como las ondas de la materia, se pueden visualizar directamente.
“Este tipo de emparejamiento es la base de una construcción matemática que se inventó para explicar los experimentos. Pero cuando se ve imágenes como estas, es una fotografía, un objeto descubierto en el mundo matemático. Por lo tanto, es un excelente recordatorio de que la física se trata de cosas físicas. Es real”, dijo Richard Fletcher, co -autor del estudio.
