CONDENSADO DE BOSE-EINSTEIN (QUINTO ESTADO DE LA MATERIA) En la décad década a de 1920 1920,, Satyend Satyendra ra Nath Bose y Alb Albert ert Ein Einstein tein publican conjuntamente un artículo científico acerca de los fotones de luz y sus propiedades. Bose describe ciertas reglas para determinar si dos fotones deberían considerarse idénticos o diferentes. Esta se llam llama a la Esta Estadí díst stic ica a de Bose Bose y Eins Einste tein in aplica estas reglas a los átomos pregunt preguntándo ándose se cómo se comporta comportarían rían los átomos de un gas si se les aplicasen estas reglas. Así descubre los efectos que vienen del hecho de que a muy bajas temper temperatu aturas ras la ma mayor yoría ía de los átom átomos os están al mismo estado cuántico, que sería el menos energético posible. Imagínese una taza de té caliente, las partículas que contiene circulan por toda la taza. Sin embargo cuando se enfría y queda en reposo, las partículas tienden a ir en reposo hacia el fondo. Análogamente, las partículas a temperatura ambiente se encuentran a muchos niveles diferentes de energía. Sin embargo, a muy bajas temperaturas, una gran proporción de éstas alcanza a la vez el nivel más bajo de energía, el estado fundamental. fundamental . Los BECs (por las siglas en inglés de Bose-Einstein Condensates) Condensates) se forman cuando los átomos en un gas sufren la transición de comportarse como las "bolas de billar" de la física clásica, a comportarse como una onda gigante de materia. Un BEC es un grupo de unos cuantos millones de átomos que se unen para formar una sola onda de materia de aproximadamente un milímetro de diámetro. En 1995, con apoyo apoyo parci parcial al de la NASA, NASA, Wo Wolfa lfang ng Ketter Ketterle le creó creó BECs BECs en su labo labora rato tori rio, o, enfr enfria iand ndo o un gas gas hech hecho o de átomos de sodio hasta una temperatura de unas cuantas milmillonésimas de grado arriba del cero absoluto ¡mil millones de veces más frío que el espacio interestelar! A tan bajas temperaturas los átomos se comportan más como ondas que como partículas. Unidos por rayos láser y tramp trampas as ma magn gnéti éticas cas,, los átom átomos os se superp superpon onen en y forman una sola onda gigante de materia. No todo todoss los átom átomos os pued pueden en forma formarr conden condensad sados os de Bose-E Bose-Eins instei tein n "solam "solament ente e aquel aquellos los que que contie contienen nen un número par de neutrones más protones más electrones". Ketterle formó sus BECs a partir de átomos de sodio. Si sumamos sumamos el número de neutrones, protones y electrones en un átom átomo o ordina ordinario rio de sodio, sodio, la resp respue uest sta a es 34, 34, un núme número ro par par adec adecua uado do para para la condensa condensación ción de Bose-Ein Bose-Einstein stein.. Los átomos o isótopos isótopos de átomos átomos con sumas impares impares no pueden formar BECs. Extraño, pero cierto. Trab Trabaja ajand ndo o indepe independ ndien ientem tement ente e en 1995 1995,, Eric Eric Cornel Cornelll (In (Instit stitu uto Na Naccion ional de Están stánd dares) res) y Ca Carl rl Weim eiman (Universidad de Colorado) crearon también algunos BECs; los de ellos ellos estab estaban an compu compuest estos os por por átomo átomoss de rubidi rubidio o superenfriado. Cornell y Weiman compartieron el Premio Nobel de Física ica 2001 con Ketterle "por lograr la condensación de Bose-Einstein en gases diluidos de átomos alcalinos, y por los primeros estudios fundamentales de las propiedades de los condensados."
Los condensados condensados de Bose-Einstein Bose-Einstein no son como los sólidos, sólidos, los líquidos y los gases sobre sobre los que aprendimos en la escuela. En verdad, no hay palabras exactas para describirlos porque vienen de otro mundo: El mundo de la mecánica cuántica. En este mundo, la materia puede estar estar en dos lugares lugares al mismo mismo tiempo; tiempo; los objetos objetos se comporta comportan n a la vez como como partícul partículas as y como ondas (una extraña dualidad descrita por la ecuación de onda de Schrödinger) y nada es seguro: el mundo cuántico funciona a base de probabilidades. Aunque las reglas cuánticas parecen ir en contra de la intuición, son la base de la realidad macroscópica que experimentamos día a día. Los condensados de Bose-Einstein son objetos curiosos que unen la brecha entre ambos mundos. Obedecen las leyes de lo pequeño aun cuando se acercan a lo grande. En un BEC, los átomos son bosones (nombre en honor al físico indio Satyendra Nath Bose), Bose), partículas elementales de la naturaleza que no cumplen el principio de exclusión de Pauli y siguen la estadística de Bose-Einstein. Bose-Einstein. Sólo las partículas bosónicas pueden tener este estado de agregación. A la agrupación de bosones en ese nivel se le llama condensado de BoseEinstein. El Condensado Bose-Einstein, puede ser descrito como el estado donde los átomos tienen la menor carga posible de energía y el mayor orden, por el hecho de haber sido enfriados a temperaturas extremas, hasta el punto que los átomos se aglutinan en una masa densa (melaza óptica) que hace comportar a las partículas como un solo átomo único, que forma una identidad de grupo y actúan sincrónica y armónicamente con gran orden. Recientemente, haciendo pasar rayos de luz láser por un Condensado Bose-Einstein, un grupo de científicos de las Universidades de Cambrige, Harvard y Stanford, con los doctores Han y Harris a la cabeza, consiguieron reducir la velocidad de la luz que en condiciones normales se propaga a razón de 300 mil kilómetros kilómetros por segundo segundo a tan solo 61 kilómetros kilómetros por hora (17 metros por segundo) segundo) Los foton fotones es de luz al atrave atravesa sarr esa ma masa sa atómic atómica a tan especi especial, al, no se conge congelar laron on,, pero pero quedaron casi inmóviles, La información que transportaba, quedó impresa en los átomos de sodio y de rubidio que conforman el medio del Condensado Bose-Einstein, mantenido a casi cero grado Kelvin. La luz almacenada fue reconstruida en gran proporción y el pulso regenerado trasmitió la información, información, según informan los investigadores investigadores de las bajas bajas temperaturas. temperaturas. Actualmente, Actualmente, con la luz, son necesarios necesarios haces muy muy intensos intensos con gran cantidad cantidad de energías energías para conseguir, por ejemplo, efectos ópticos en las telecomunicaciones. La luz retardada, gracias al frío extremo, ofrecerá una nueva clase de óptica, donde un pequeño número de fotones, conseguiría efecto similar al de haces luminosos muy potentes. En la computación del futuro, es posible que los simples fotones de luz, reemplacen los pulsos eléctricos de los electrones, los circuitos serán mucho menores, disiparán muy pequeñas fracci fraccion ones es de calor calor,, lo que que permit permitirá irá revolu revolucio ciona narr el tamañ tamaño, o, la agilid agilidad ad y rapide rapidezz del procesador. Gracias a las nuevas tecnologías tecnologías se harán máquinas que funcionen funcionen con fotones en lugar de los ya citados electrones. Se harán nuevos nuevos tipos de láser, mucho más versátiles versátiles que los actuales, mejorarán notablemente los equipos de visión nocturna, las líneas telefónicas que utilizan fibras ópticas necesitarán muchas veces menos potencia que los actuales entre otros: las imágenes de televisión serán favorecidas por los haces de luz retardados por los átomos de elementos a muy baja temperatura en la Melazas Ópticas. Habr Ha brá á ma mayo yorr sens sensib ibili ilida dad d y reso resolu luci ción ón en la film filmac ació ión n de luga lugares res poco poco ilum ilumin inad ados os.. Much Muchos os acon aconte teci cim mient ientos os cósm cósmic icos os y del tiem tiemp po cero cero del del Bin Bing Bang Bang,, que que se sig siguen uen manifestando, podrán ser estudiados con mayor precisión y certeza. En una o dos décadas el mundo de la tecnología cambiará y sus logros, beneficiará a no dudar a la humanidad. VIDEO: CONDENSADO BOSE EINSTEIN
