Investigadores convencen a una gota de vidrio levitando en el mundo cuántico

Estudiar el estado cuántico del universo es un esfuerzo desafiante en parte porque los objetos solo tienen propiedades cuánticas detectables en las escalas más pequeñas. Cuanto más grande es algo, más difícil es llevarlo a un estado cuántico bien definido sin estar oculto por los efectos ambientales. Un equipo de investigadores austriacos-estadounidenses ha desarrollado una nueva técnica que podría facilitar el estudio de la mecánica cuántica gracias a una cuenta de sílice flotante



El problema básico al estudiar los estados cuánticos es que los objetos más grandes tienen más interacción con el medio ambiente y eso enmascara las propiedades cuánticas. Empujar la materia a un estado cuántico generalmente requiere resonadores complejos que controlan átomos con longitudes de onda de luz específicas. Estos sistemas solo funcionan a temperaturas extremadamente bajas cercanas al cero absoluto, lo que evita que la energía exterior afecte a las partículas. Con los controles adecuados, los científicos pueden hacer que las nubes de átomos formen materiales exóticos como los condensados ​​de Bose-Einstein.

Por lo tanto, es bastante notable que el equipo del MIT, la Universidad de Viena y la Academia de Ciencias de Austria lograran convencer a un objeto sólido para que entrara en régimen cuántico. Los investigadores colocaron una pequeña perla de sílice de unos 200 nanómetros de diámetro en una cámara de vacío y luego usaron un láser (a veces llamado pinzas ópticas) para suspenderla en el aire. Con gas, el enfriamiento por láser a través de la transición atómica es un método bien conocido de eliminar energía para que los átomos entren en un estado fundamental cuántico. Con el cordón levitante sólido, el equipo tuvo que utilizar un nuevo método experimental llamado enfriamiento de cavidades por dispersión coherente.





Con millones de átomos empaquetados, la perla de sílice está libre de propiedades cuánticas observacionalmente en condiciones normales. El método de enfriamiento de la cavidad se basa en una cámara de prueba con dimensiones similares a una longitud de onda de luz específica. Eso limita las longitudes de onda que pueden existir dentro de la cámara.

Con el tiempo, la cuenta pierde energía debido a los fotones ambientales, que tienen más energía que las pinzas ópticas dentro de la cavidad. Finalmente, la cuenta deja de vibrar y el centro alcanza alrededor de 0,00001 grados Celsius desde el cero absoluto, lo que le permite desarrollar propiedades cuánticas observables. En este punto, la superficie de la perla está bastante caliente a aproximadamente 572 grados Fahrenheit (300 grados Celsius), y el resto del experimento es a temperatura ambiente.

El equipo dice que esta configuración permite que la perla de vidrio entre en un estado fundamental cuántico el 70 por ciento del tiempo. Puede ser posible alcanzar tasas de éxito aún mayores con un hardware de vacío mejorado. También analizan la refrigeración del hardware para mejorar la eficacia. Un mayor estudio de los objetos en estado cuántico sólido podría producir resultados fascinantes, pero estamos en los albores de esta nueva era.



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