Los físicos del MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts) han capturado las primeras imágenes de átomos individuales que interactúan libremente en el espacio.
Las imágenes revelan correlaciones entre las partículas de libertad que hasta ahora se habían predicho, pero nunca habían observado directamente. Sus hallazgos, publicados en la revista Physical Review Letters, ayudarán a los científicos a visualizar fenómenos cuánticos nunca antes vistos en el espacio real.
Las imágenes se tomaron utilizando una técnica desarrollada por el equipo que permite que una nube de átomos se mueva e interactúe libremente. A continuación, los investigadores activan una red de luz que congela brevemente los átomos en su trayectoria y aplican láseres finamente ajustados para iluminar rápidamente los átomos suspendidos, creando una imagen de sus posiciones antes de que se disipen naturalmente.
Los físicos aplicaron la técnica para visualizar las nubes de diferentes tipos de átomos y capturaron varias imágenes no publicadas. Los investigadores observaron directamente átomos conocidos como “bosones”, que se agruparon en un fenómeno cuántico para formar una onda. También capturaron átomos conocidos como “fermiones” en el proceso de apareamiento en el espacio libre, un mecanismo clave que permite la superconductividad.
“Podemos ver átomos individuales en estas interesantes nubes de átomos y lo que hacen en relación entre sí, lo cual es fascinante”, dice Martin Zwierlein, profesor de física en el MIT y autor del estudio.
En el mismo número de la revista, otros dos grupos informan sobre el uso de técnicas de imagen similares, incluido un equipo dirigido por el Premio Nobel Wolfgang Ketterle, profesor de física en el MIT. El grupo Ketterle visualizó los pares mejorados entre bosones, mientras que el otro grupo, de la écola normale supérieure de París, dirigida por Tarik Yefsah, un ex investigador postdoctoral en el Laboratorio Zwierlein, obtuvo imágenes de una nube de fermiones que no interactúan.
El estudio de Zwierlein y sus colegas es coeutor de los estudiantes de posgrado del MIT Rixiao Yao, Sungjae Chi y Mingxuan Wang, y el maestro adjunto del MIT Richard Fletcher Physics.
-Dentro de la nube
Un solo átomo tiene aproximadamente una décima parte de nanómetro de diámetro, que es equivalente a un millonésimo parte del grosor del cabello humano. A diferencia del cabello, los átomos se comportan e interactúan de acuerdo con las reglas de la mecánica cuántica; Es su naturaleza cuántica lo que dificulta su comprensión. Por ejemplo, no podemos saber con precisión dónde está un átomo o a qué velocidad se mueve simultáneamente.
Los científicos pueden aplicar varios métodos para obtener imágenes de átomos individuales, incluida la imagen de absorción, donde la luz láser afecta la nube de átomos y proyecta su sombra en la pantalla de una cámara.
“Estas técnicas nos permiten ver la forma y la estructura general de una nube de átomos, pero no los átomos individuales en sí”, dice Zwierlein. “Es como ver una nube en el cielo, pero no las moléculas de agua que la componen”.
Él y sus colegas adoptaron un enfoque muy diferente para visualizar directamente la interacción de los átomos en el espacio libre. Su técnica, llamada “microscopía con resolución atómica”, consiste primero en la curvatura de una nube de átomos en una trampa flexible formada por un haz láser. Esta trampa contiene átomos en un punto donde pueden interactuar libremente. A continuación, los investigadores proyectan una red de luz que congela los átomos en sus posiciones. Luego, un segundo láser ilumina los átomos suspendidos, cuya fluorescencia revela sus posiciones individuales.
Related news :