Propiedades del condensado de Bose-Einstein

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Predicho por primera vez por Albert Einstein, el condensado de Bose-Einstein representa un extraño arreglo de átomos que no pudo verificarse en los laboratorios hasta 1995. Estos condensados son gases coherentes, creados a temperaturas más frías de las que pueden encontrarse en la naturaleza. Dentro de estos condensados, los átomos pierden sus identidades individuales y se fusionan para formar lo que a veces se conoce como un "súper átomo".

Teoría del condensado de Bose-Einstein

En 1924, Satyendra Nath Bose estaba estudiando la idea de que la luz se desplazaba en pequeños paquetes, ahora conocidos como fotones. Definió ciertas reglas de su comportamiento y se las envió a Albert Einstein. En 1925, Einstein predijo que esas mismas reglas se aplicaban a los átomos porque también eran bosones, ya que tienen un espín entero. Einstein elaboró su teoría y descubrió que a casi todas las temperaturas habría poca diferencia. Sin embargo, encontró que, a temperaturas extremadamente frías, debería ocurrir algo muy extraño: el condensado de Bose-Einstein.

Temperatura del condensado de Bose-Einstein

La temperatura es una medida del movimiento atómico. Los objetos calientes consisten de átomos que se mueven rápidamente, mientras que los objetos fríos consisten de átomos que se mueven lentamente. Si bien la velocidad de los átomos individuales varía, la velocidad promedio de los átomos permanece constante a una temperatura dada. Para discutir acerca de los condensados de Bose-Einstein, es necesario usar la escala de temperaturas Absoluta o de Kelvin. El cero absoluto equivale a -459 grados Fahrenheit (-273,15 grados Celsius), la temperatura a la cual no hay movimiento. Sin embargo, los condensados de Bose-Einstein solo se forman a temperaturas menores que la 100 millonésima parte de un grado por encima del cero absoluto.

Formar condensados de Bose-Einstein

Como lo predijeron las estadísticas de Bose-Einstein, a temperaturas muy bajas, la mayoría de los átomos de una muestra dada se encuentran en el mismo nivel cuántico. A medida que las temperaturas se aproximan al cero absoluto, más y más átomos descienden a su nivel de energía más bajo. Se superponen uno sobre otro, fusionándose en una burbuja atómica indistinguible, que es lo que se conoce como condensado de Bose-Einstein. La temperatura más baja que existe en la naturaleza se encuentra en el espacio profundo, y es de alrededor de 3 Kelvin. Sin embargo, en 1995, Eric Cornell y Carl Wieman fueron capaces de enfriar una muestra de 2.000 átomos de rubidio-87 a menos de la 1.000 millonésima parte de un grado por encima del cero absoluto, generando un condensado de Bose-Einstein por primera vez.

Propiedades del condensado de Bose-Einstein

A medida que los átomos se enfrían, se comportan más como ondas y menos como partículas. Cuando se enfrían lo suficiente, sus ondas se expanden y comienzan a solaparse, de manera similar a lo que ocurre cuando se condensa el vapor sobre la una tapa al hervir. Las moléculas de agua se agrupan para formar una gota de agua, o condensado. Lo mismo ocurre con los átomos, solo que son sus ondas las que se fusionan. Los condensados de Bose-Einstein son similares a la luz láser. Sin embargo, en vez ser los fotones quienes se comportan de modo uniforme, son los átomos los que existen en una perfecta unión. Como una gota de agua condensando, los átomos de baja energía se fusionan para formar una masa densa e indistinguible. En el año 2011, los científicos recién estaban comenzando a estudiar las propiedades desconocidas de los condensados de Bose-Einstein. Al igual que con la luz láser, los científicos descubrirán, sin dudas, muchos usos que beneficiarán tanto a la ciencia como a la humanidad.