Posted: 28 Feb 2018 07:19 AM PST
Los investigadores han creado un nuevo estado de materia exótico, un átomo gigante relleno de otros átomos. El experimento fue realizado en un laboratorio de Houston por un equipo conjunto de las universidades de Viena y de Harvard,
En la física atómica es posible crear un tipo, conocido como 'átomo de Rydberg', en el que el único electrón es excitado y su núcleo orbita a una distancia larga.
"Una distancia media entre un electrón y el núcleo puede alcanzar varios centenares de nanómetros, lo que supera en 1.000 veces el radio de un átomo de hidrógeno", declaró Joachim Burgdörfer, catedrático de la Universidad de Viena.
Burgdörfer y su colega Shuhei Yoshida decidieron combinar la teoría de los átomos de Rydberg con la del condensado de Bose-Einstein. Esta última hace referencia al estado de agregación de la materia en el que la física cuántica puede ser estudiada con más facilidad.
En esencia, los científicos bajan la temperatura del gas diluido de bosones -uno de los tipos de partículas fundamentales- hasta que casi alcance el cero absoluto. En esta condición, los bosones se encuentran efectivamente en su menor estado cuántico posible.
En colaboración con la Universidad de Texas, los científicos han desarrollado un proyecto cuya meta era crear un condensado de Bose-Einstein con el uso de átomos de estroncio, y luego usar un láser para transferir energía a uno de los átomos con el fin de convertirlo en un 'átomo de Rydberg'.
Las simulaciones realizadas en computadoras han demostrado que el radio de la órbita de un electrón en un 'átomo de Rydberg' puede ser mucho más largo que la distancia típica entre dos átomos en el condensado de Bose-Einstein.
Como resultado, los científicos lograron crear un átomo en el que un electrón no solo orbita un núcleo atómico, sino también hasta 170 átomos de estroncio adicionales que se encuentran entre medias. El nuevo estado de la materia recibió el nombre de 'polarones de Rydberg'
"Los átomos no transmiten carga eléctrica, de ahí que ejerzan la fuerza mínima sobre el electrón", explicó Shuhei Yoshida.
"Es una situación bastante inusual. Normalmente se trata de núcleos cargados que atan los electrones a sí mismos. No obstante, en este caso, un electrón ata átomos neutrales", prosiguió Yoshida.
Este estado de materia exótico solamente puede existir en condiciones de temperaturas extremadamente bajas. Una vez que la temperatura sube, las partículas empiezan a moverse de manera más rápida, así que el vínculo se rompe.
"Para nosotros, este nuevo estado de materia débil es una posibilidad fascinante de estudiar la física de átomos ultrafríos. De esta manera se puede poner a prueba las propiedades del condensado Bose-Einstein en escalas muy pequeñas y con una precisión muy alta", concluyó Burgdörfer.
informa
Forbes
.
Los átomos contienen electrones que orbitan el núcleo a una distancia relativamente larga. En este sentido, estas piezas fundamentales del universo contienen espacios vacíos bastante grandes.
En la fase inicial de sus estudios, los científicos reflexionaron sobre la posibilidad de rellenar dicho espacio vacío con algún tipo de materia, como, por ejemplo, otros átomos.En la física atómica es posible crear un tipo, conocido como 'átomo de Rydberg', en el que el único electrón es excitado y su núcleo orbita a una distancia larga.
"Una distancia media entre un electrón y el núcleo puede alcanzar varios centenares de nanómetros, lo que supera en 1.000 veces el radio de un átomo de hidrógeno", declaró Joachim Burgdörfer, catedrático de la Universidad de Viena.
Burgdörfer y su colega Shuhei Yoshida decidieron combinar la teoría de los átomos de Rydberg con la del condensado de Bose-Einstein. Esta última hace referencia al estado de agregación de la materia en el que la física cuántica puede ser estudiada con más facilidad.
En esencia, los científicos bajan la temperatura del gas diluido de bosones -uno de los tipos de partículas fundamentales- hasta que casi alcance el cero absoluto. En esta condición, los bosones se encuentran efectivamente en su menor estado cuántico posible.
En colaboración con la Universidad de Texas, los científicos han desarrollado un proyecto cuya meta era crear un condensado de Bose-Einstein con el uso de átomos de estroncio, y luego usar un láser para transferir energía a uno de los átomos con el fin de convertirlo en un 'átomo de Rydberg'.
Las simulaciones realizadas en computadoras han demostrado que el radio de la órbita de un electrón en un 'átomo de Rydberg' puede ser mucho más largo que la distancia típica entre dos átomos en el condensado de Bose-Einstein.
Como resultado, los científicos lograron crear un átomo en el que un electrón no solo orbita un núcleo atómico, sino también hasta 170 átomos de estroncio adicionales que se encuentran entre medias. El nuevo estado de la materia recibió el nombre de 'polarones de Rydberg'
"Los átomos no transmiten carga eléctrica, de ahí que ejerzan la fuerza mínima sobre el electrón", explicó Shuhei Yoshida.
"Es una situación bastante inusual. Normalmente se trata de núcleos cargados que atan los electrones a sí mismos. No obstante, en este caso, un electrón ata átomos neutrales", prosiguió Yoshida.
Este estado de materia exótico solamente puede existir en condiciones de temperaturas extremadamente bajas. Una vez que la temperatura sube, las partículas empiezan a moverse de manera más rápida, así que el vínculo se rompe.
"Para nosotros, este nuevo estado de materia débil es una posibilidad fascinante de estudiar la física de átomos ultrafríos. De esta manera se puede poner a prueba las propiedades del condensado Bose-Einstein en escalas muy pequeñas y con una precisión muy alta", concluyó Burgdörfer.
