Avances espectaculares en el nuevo estado de la materia a muy bajas temperaturas
Dos equipos de físicos, uno en Austria y otro en EE UU, han logrado un paso adelante importante en la caracterización del nuevo estado fundamental de la materia, el condensado Bose-Einstein, a temperaturas ultrafrías, muy próximas al cero absoluto. El avance, un condensado molecular en vez de atómico como los logrados hasta ahora, pone de manifiesto la vitalidad de este campo de investigación de la materia condensada en los últimos años y puede abrir el camino hacia una mejor comprensión del fenómeno de la superconductividad de algunos materiales a temperaturas relativamente altas, según destacan los expertos.
En 1995, unos físicos lograron enfriar hasta unas pocas milmillonésimas de grado sobre el cero absoluto una porción de átomos, hasta que muchos de ellos cayeron en el mismo nivel cuántico de mínima energía formando una especie de único átomo gigante. Es el condensado Bose-Einstein (BEC, en sus siglas inglesas), algo predicho teóricamente en los años veinte del siglo pasado por S.N.Bose y Albert Einstein. Los experimentos que convirtieron el BEC en realidad merecieron el premio Nobel de Física en 2001 para Eric A.Cornell, Wolfgang Ketterle y Carl E. Wieman.
Pero, hasta ahora, todos los BEC logrados eran de bosones y no fermiones. A ambos tipos de partículas elementales les diferencia una propiedad cuántica esencial, el espín. Los bosones (los fotones, por ejemplo) tienen un fuerte comportamiento social y, a temperaturas ultrafrías, tienden a compartir un mismo estado cuántico, con la mínima energía.
Los fermiones, sin embargo, tienden a evitarse unos a otros, no pueden estar en exactamente el mismo estado de energía, incluso a bajas temperaturas. Por ello se pudo hacer el BEC de bosones, pero no se había logrado con fermiones hasta ahora.
"Los físicos saben cómo sortear el obstáculo. Pueden convertir los fermiones en bosones emparejándolos", explica Charles Seife en la revista Science. "Los pares de fermiones actúan como bosones, y de repente el gas pude condensarse en un BEC". Esto es lo que han conseguido ahora dos equipos ahora: uno de la Universidad de Innsbruck, en Austria, que ha dado a conocer su trabajo en la edición electrónica de Science, y otro de EE UU (JILA, en Colorado), que ha enviado el resultado a la revista Nature y lo ha adelantado en Internet.
En el experimento, los científicos de Innsbruck usaron una trampa óptica en la que fueron enfriando átomos de litio al tiempo que aplicaban cuidadosamente un campo magnético para incentivar a los fermiones a enlazarse, explica Seife. "En un punto, en las fases finales de enfriamiento, los fermiones se emparejaron", comenta Rudolf Grimm, líder del equipo austríaco.
Randall Hulet, un experto de la Universidad Rice en Houston, comenta en Science: "Nadie había visto, hasta ahora, un BEC molecular". Hulet apuntó hace unos meses que estos experimentos podrían conducir a una nueva vía de estudiar la superconductividad, fenómeno en el que los electrones (que son fermiones) forman pares.
Varias investigaciones avanzadas en física de la materia condensada corren parejas en los últimos años a los extraordinarios logros conseguidos en la carrera de las bajas temperaturas. Recientemente, científicos del MIT (EE UU) batieron el récord de ultrafrío enfriando un gas de sodio hasta media milmillonésima de grado por encima del cero absoluto.
