domingo, 27 de abril de 2014

OBSERVAN CAOS CUÁNTICO EN EL COMPORTAMIENTO DE ÁTOMOS ULTRAFRÍOS



Caos cuántico en gas ultrafrío. Imagen: Erbium Team. Fuente: Universidad de Innsbruck.

Un  equipo de investigadores de la universidad de Insbruck (Austria), ha conseguido observar y logrado describir un comportamiento caótico en la dispersión de átomos Ultrafríos,  para ello, se valió de un gas ultrafrío al utilizar el metal erbio. Este hallazgo fue pionero, ya que podría arrojar una nueva luz en el campo de la física atómica y molecular; además, de la mecánica cuántica.
En un espacio de tiempo relativamente breve, el estudio del gas ultrafrío se ha erigido en uno de los campos más interesantes y de mayor trascendencia potencial dentro de la física atómica y molecular. El motivo estriba en que, en un entorno ultrafrío, es posible controlar y observar átomos de un modo inviable en condiciones diferentes.

En algunos laboratorios especializados se pueden alcanzar temperaturas ínfimas que se miden en micro o incluso nanokelvin (Un nano-kelvin es una mil millonésima de grado sobre el cero absoluto, que es -460º Fahrenheit); en esas condiciones, los átomos se mueven con una lentitud pasmosa y su comportamiento no es el normal. Ello ofrece la oportunidad de comprender con más exactitud la física cuántica, esto es, cuanto acontece a escala subatómica o nanoscópica. Ciertamente, si se alcanzan temperaturas suficientemente bajas, los átomos conforman un nuevo estado de la materia que se rige por la mecánica cuántica. 
El Instituto de Física Experimental de la Universidad de Innsbruck es uno de los laboratorios mejor dotados de instalaciones para trabajar a tales temperaturas ultrafrías. En él se han realizado estudios de vanguardia, financiados mediante el proyecto Erbium del Séptimo Programa Marco de la UE, que han permitido describir un comportamiento caótico de partículas en un gas cuántico. Se trata de un descubrimiento destacado habida cuenta de que abre nuevas posibilidades de observar las interacciones entre partículas cuánticas. 
La directora del equipo científico, Francesca Ferlaino, ha dicho lo siguientes y quefueron recogidas por Cordis: "Por primera vez, hemos conseguido observar el caos cuántico en el comportamiento de dispersión de átomos ultrafríos".

Comportamientos aleatorios 
En física, el caos no es sinónimo de desorden, sino que es un sistema muy bien ordenado que, por su complejidad, presenta comportamientos aleatorios. Para observar el caos cuántico, los físicos de Innsbruck enfriaron átomos de erbio (un metal sólido y de color plateado claro) hasta unos pocos cientos de nanokelvins y los depositaron en una trampa compuesta por haces de láser. Seguidamente, se valieron de un campo magnético para favorecer la dispersión de las partículas y, al cabo de cuatrocientos milisegundos, registraron el número de átomos que permanecían en la trampa.
De este modo, el equipo pudo determinar en qué campo magnético se acopla un par de átomos para conformar una molécula (débilmente unida). En dicho campo magnético surgen las llamadas resonancias de Fano-Feshbach. Los físicos variaron el campo magnético en cada ciclo experimental y repitieron el experimento catorce mil veces y, a continuación, identificaron doscientas resonancias, cantidad sin precedentes en gases cuánticos ultrafríos. 
Así se pudo demostrar que las propiedades singulares del erbio provocaban un comportamiento muy complejo de acoplamiento entre partículas que podría calificarse de caótico.
El erbio es un elemento relativamente pesado y de gran actividad magnética. Se ha demostrado que la interacción entre dos átomos de erbio es notablemente distinta a la observada en otros elementos en forma de gases cuánticos investigados hasta la fecha. 
El experimento no permitió describir el comportamiento de átomos únicos, pero sí de partículas (aplicando intrincados métodos de estadística). Ferlaino comparó el método seguido a la sociología, que estudia la conducta de colectivos grandes de personas, mientras que la psicología describe las relaciones entre los individuos. 
Los descubrimientos de esta investigación se han publicado en la revista Nature. "El experimento demostró que un gas ultrafrío de átomos de erbio presenta multitud de resonancias de Fano-Feshbach", señala el equipo (Erbium Team) en su resumen. "El análisis realizado demuestra que su distribución de espacios con respecto a los vecinos más próximos es lo que se esperaría de la teoría de matrices aleatorias [...] Por consiguiente, nuestros resultados sacan a relucir un comportamiento caótico en la interacción natural entre átomos ultrafríos".

Fuente: Tendencias 21- compilación Tendencias científicas.