Una nube de moléculas 41K87Rb atrapada en una trampa óptica se expande como la niebla al amanecer. Cada molécula es un par débilmente unido de átomos de potasio y rubidio, al borde de la disociación. Enfriar una nube así hasta casi el cero absoluto sin deshacer las moléculas es una tarea que durante mucho tiempo se resistió. Los teóricos han simulado un proceso en el que un breve pulso de la trampa actúa como una lente que enfoca el movimiento de las moléculas. El resultado: la energía de expansión cae a decenas de picokelvins y la estructura interna de las moléculas permanece intacta.

El método, conocido como colimación por patada delta, se ha utilizado durante mucho tiempo con átomos: un breve pulso de la trampa comprime la nube y luego esta se expande con menor energía. Para las moléculas es más complicado: el golpe puede excitar las vibraciones de los átomos dentro de la molécula y romperla. Los autores construyeron un modelo clásico de la dinámica acoplada del centro de masas y el movimiento relativo de los átomos, promediando las vibraciones rápidas. Resultó que el acoplamiento entre estos movimientos es tres órdenes de magnitud más débil que la energía del centro de masas. Durante el golpe de 150 microsegundos, solo se transfieren a las vibraciones unos 100 picokelvins, que es 60 000 veces menos que la energía de enlace de la molécula. Las moléculas sobreviven.

La simulación en diferentes regímenes, condensado de Bose-Einstein, nube hidrodinámica y térmica, mostró que la ganancia en energía de expansión alcanza más de 550 para el condensado y se reduce a 90 para una nube puramente térmica. Esto significa que el método funciona incluso a temperaturas relativamente altas, aunque la eficiencia disminuye. El valor práctico es enorme: las nubes moleculares enfriadas son necesarias para la interferometría, donde la fase de la función de onda de la molécula es sensible a la gravedad. Tales interferómetros podrían poner a prueba la universalidad de la caída libre con una precisión sin precedentes, una cuestión que ha preocupado a los físicos desde la época de Galileo.

La perspectiva del método va más allá de una sola molécula. La colimación por patada delta puede implementarse en instalaciones existentes, incluidos BECCAL y el Laboratorio de Átomos Fríos en la ISS. La colimación simultánea de dos tipos de átomos simplificará la interferometría diferencial, donde se comparan las trayectorias de diferentes partículas. En última instancia, este es el camino hacia la creación de gases moleculares degenerados, estados donde la naturaleza cuántica de las moléculas se manifiesta macroscópicamente. La lente para la nube molecular ya está pulida; solo queda apuntarla al cielo.