"Tenemos un control sin precedentes sobre el movimiento de los átomos"

El laboratorio de Wolfgang Ketterle en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE UU] está invadido por una máquina llena de cables: una gigantesca trampa de átomos. En su interior un gas puede ser enfriado a las temperaturas más bajas jamás alcanzadas, y entonces, durante unos segundos, los físicos pueden ver cómo emerge un nuevo estado de la materia: el condensado de Bose-Einstein.El grupo de Ketterle -alemán, 41 años-, fue el segundo en obtener un condensado de este tipo en 1995, cuando pocos pensaban que fuera posible lograrlo. Ahora juegan con las extrañas propiedades que emergen en la materia en ese nuevo estado. Ketterle estuvo la semana pasada en el Instituto Nicolás Cabrera de la Universidad Autónoma de Madrid, invitado por Fernando Sols.

Pregunta: ¿Qué es un condensado de Bose-Einstein?

Respuesta: Los átomos, como todas las partículas, son también ondas. Están moviéndose continuamente, y cuanto más lento se mueven su longitud de onda es mayor [la onda que describen es más plana y alargada]. Cuando se enfría un gas, la longitud de onda de sus átomos se alarga más y más, hasta el punto de que las ondas empiezan a superponerse. En ese momento se produce el condensado de Bose-Einstein: la materia está en un nuevo estado en el que todos los átomos oscilan de forma coordinada, formando una única onda.

P. ¿Cuánto hay que enfriar los átomos?

R. A milmillonésimas de grado por encima del cero absoluto, -273 grados centígrados. Son las temperaturas más bajas jamás alcanzadas.

P. ¿Por qué hay un cero absoluto de temperatura?

R. La temperatura es sólo una forma de medir la cantidad de energía de un sistema. Si sacas toda la energía de un sistema llegas al cero de temperatura, aunque eso es inalcanzable.Las dificultades técnicas nos impiden llegar al cero absoluto.

P. ¿Cómo se consiguen temperaturas tan bajas?

R. Hemos tenido que desarrollar métodos específicos de enfriamiento, y de hecho ése ha sido uno de los principales desafíos de este campo. Se parte de átomos a temperatura ambiente y se enfrían con láseres y técnicas de evaporación. También necesitas una forma de confinar ese gas, que debe estar aislado en cámaras de vacío... Para obtenerlo desarrollamos más tecnología nueva de la que nadie imaginó.

P. Su grupo lo consiguió sólo unos meses después de los primeros. ¿Mala suerte?

R. Es bonito ver que algo que se llevaba buscando tanto tiempo se consiguió de forma independiente casi a la vez.

P. Pero otros grupos tardaron años en conseguir lo mismo. ¿Por qué?

R. La verdad es que cuando lo logramos pensé que los demás grupos nos cogerían enseguida, pero no. Es que este campo se consideraba especulativo. Hay gente que sólo unos meses antes me decía que la idea era bonita pero inalcanzable. Era la típica cosa que intentas una y otra vez pero no logras nunca. Aún así teníamos que seguir probando, la fisica es así.

P. ¿Qué pasa en la materia cuando se enfría tanto?

R. Hay dos propiedades nuevas. Una es que los átomos están congelados, todo lo quieto que permiten las leyes de la mecánica cuántica. Eso hace que la interacción entre ellos sea muy débil, y se ve por ejemplo cómo les afecta la gravedad: se caen como si fueran una roca, algo que no solemos ver a escala atómica. Pero siguen siendo un gas, y éso es lo que los hace tan fascinantes. Se comportan como sólidos, pero no lo son. La segunda propiedad es que los átomos son coherentes, forman una única onda, igual que la luz en los láseres.

P. ¿Tiene aplicaciones el condensado de Bose-Einstein?

R. El principal beneficio es indirecto: si entendemos este nuevo estado de la materia entenderemos mejor cómo funciona toda la materia. Más en concreto... bueno, los átomos ultrafríos podrían servir para mediciones muy precisas. En el fondo esto va de manipular átomos, y ahora tenemos un control sin precendentes sobre el movimiento y la posición de los átomos. Es como los láseres: los átomos en el condensado de Bose-Einstein son a los normales lo mismo que el láser a la luz ordinaria. Y mira las múltiples aplicaciones de los láseres hoy.

P. Pero no habrá ninguna aplicación a corto plazo.

R. Las escasísimas cantidades de condensado que obtenemos son un problema. Hasta ahora el mayor condensado tiene unos mil millones de átomos, un montón para los físicos atómicos, pero una minucia si se piensa en aplicaciones. Para algunos, el condensado de Bose-Einstein es una solución en busca de un problema.

P. ¿Hay muchos grupos trabajando en este campo?

R. Sí, es un área frontera de la física. Uno se puede considerar muy afortunado si trabaja en un campo tan emocionante como este ahora.

P. ¿Se puede hacer láseres de átomos?

R. Si, en 1997 hicimos la primera demostración de un láser de atomos. Cogimos un condensado de Bose- Einstein, creamos haces de átomos saliendo de él y pudimos demostrar que eran haces coherentes. Seguimos trabajando ahora en ellos.