Cómo un rayo de luz se convirtió en refrigerador de átomos ✛ ✎

Original: "Cold atoms: A field enabled by light"
arXiv:1506.05979 · 2015-06-19 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 1 min
La luz láser no solo puede calentar, sino también detener átomos, dejándolos casi inmóviles.

Un rayo láser suele asociarse con el calor, pero también sabe hacer lo contrario: enfriar átomos hasta casi detenerlos por completo. Si se dirige luz contra un átomo en movimiento, lo frena, como el viento de frente frena a un ciclista. Este truco se llama enfriamiento Doppler. Gracias a él, los átomos se ralentizan tanto que su temperatura baja a millonésimas de kelvin, más frío que en el espacio exterior.

A temperaturas tan bajas, los átomos se comportan como una sola onda gigante y sus propiedades cuánticas se vuelven visibles a simple vista.

La luz también sabe mantener átomos en su lugar. En una red óptica, creada por la intersección de rayos láser, los átomos se asientan como canicas en una caja de huevos. Esto permite construir relojes atómicos ultraprecisos que se desvían solo un segundo cada miles de millones de años. Hoy, estos relojes ya funcionan en laboratorios y, en el futuro, ayudarán a buscar ondas gravitacionales y a comprobar las leyes fundamentales de la naturaleza.

Así, la luz que antes solo calentaba la materia se ha convertido en la herramienta principal para enfriar y controlar átomos. Esto ha abierto el camino hacia las computadoras cuánticas y nuevos sensores que cambiarán nuestras vidas.

La aceleración máxima que la luz imparte a un átomo de sodio durante el enfriamiento láser es de aproximadamente 100 000 g; en un segundo, el átomo alcanzaría los 1000 km/s si no perdiera la resonancia.

La idea de controlar átomos con luz recuerda a las "espadas de luz" y "trampas" de la ciencia ficción, pero las pinzas ópticas y las redes reales actúan a nivel microscópico, atrapando átomos individuales, no objetos macroscópicos.

Científicos
Cecilia Payne-GaposchkinLeo EsakiRalph FowlerMax PlanckEmile ClapeyronAlbert Einstein
Conceptos
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