DESARROLLAN EN LA UNAM “TRAMPA” PARA ÁTOMOS

· Es la primera en esta casa de estudios, informó José Ignacio Jiménez Mier y Terán, del Instituto de Ciencias Nucleares

· Gracias a ello se han podido producir nubes formadas por 20 millones de átomos de rubidio 87 a baja temperatura

Integrantes del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la UNAM crearon una “trampa” magneto-óptica para átomos –una de las dos que se encuentran en funcionamiento en el país–, gracias a la cual han podido producir nubes frías formadas por alrededor de 20 millones de átomos de rubidio 87 (⁸⁷Rb).

José Ignacio Jiménez Mier y Terán, investigador de dicha entidad, explicó que estas nubes –la primera de las cuales se obtuvo hace unas semanas– son en extremo frías, su temperatura es de apenas 10 millonésimas de grado por encima del cero absoluto, donde los átomos se desplazan increíblemente lentos, a velocidades de unos tres centímetros por segundo.

Respecto a este logro, el experto expresó que sin él no se podría pensar en realizar otros experimentos, aún más interesantes, que respondan a temas de frontera como el comportamiento atómico a temperaturas tan bajas. Por ello, ya se planea producir átomos fríos de Rb, pero en estados excitados (átomos de Rydberg), para estudiar sus propiedades.

Las aplicaciones de los átomos fríos podrían ser importantes a futuro, como su uso en información cuántica, ya que en cadenas de átomos fríos es posible almacenar datos. O bien, estudiar el comportamiento de plasmas (gases ionizados) increíblemente fríos, añadió.

El científico recordó que la temperatura se relaciona con qué tan rápido se mueven los átomos o moléculas de un gas. Por ejemplo, los del aire que se respira se desplazan a 300 metros por segundo, que es precisamente la velocidad del sonido en el aire.

La rapidez de ese movimiento impide el estudio preciso de los átomos que forman el gas. El efecto físico que obstaculiza ese análisis detallado es el llamado “Doppler”, más conocido en el sonido y que se produce, por ejemplo, cuando se oye la sirena de una patrulla, más aguda si se acerca, y grave cuando se aleja, detalló.

Tal fenómeno se debe a que cambia la frecuencia, y lo mismo ocurre con la luz: si un átomo se desplaza, la frecuencia lumínica que percibe se modifica. En un gas, los átomos y moléculas se mueven por todos lados, y el efecto Doppler “estorba” para estudiarlos bien. Por ello, hace algunas décadas y contrario a lo que pudiera parecer, se propuso utilizar la luz para enfriar átomos, refirió.

“Si se expone a una frecuencia adecuada, sintonizada ligeramente al rojo de la frecuencia natural de absorción de un átomo, se puede hacer que capte los fotones sólo si se mueven en contra del haz de luz; de ese modo, el átomo no sólo cambie su energía, sino que reciba un ‘empujón’ en la dirección en la que obtuvo la luz”, señaló.

Al repetirse este proceso, decenas de millones de veces en un segundo, poco a poco, se logra que los átomos se enfríen. De tal modo, apuntó, “lo que antes estorbaba, ahora se usa a favor; en eso consiste el denominado enfriamiento Doppler”. Cuando ello se logra ya es posible crear una “melaza óptica”. Ésta se produce con ayuda de seis haces láser a la misma frecuencia.

En ese medio –equivalente a nadar en una alberca con miel–, si un átomo se quiere mover para un lado, la luz lo empuja hacia el otro; así ocurre en todas direcciones, por lo que no le queda más remedio que moverse despacio, a tan sólo unos tres centímetros por segundo, indicó.

No obstante, aún falta un elemento para tener una verdadera trampa atómica: un campo magnético que cambie en el espacio para que se forme una región al “gusto” de los átomos (o sea, donde el campo magnético es cero), donde se acumulan, puntualizó.

La parte clave del experimento, aclaró Jiménez Mier y Terán, es elegir la frecuencia de los láseres. De forma adicional se requiere tener una fuente que produzca los átomos de ⁸⁷Rb, y realizarlo en muy alto vacío, porque la presencia de otros gases, como el aire, produciría un choque con los átomos atrapados y los sacaría de la trampa.

El investigador expuso que el Rb presenta características de longitud de onda propicias para el atrapamiento. Se pueden utilizar láseres de diodo que emiten en el infrarrojo cercano y cuya instrumentación es accesible en el laboratorio.

Los átomos alcalinos, de litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio, pueden ser atrapados, pero “se eligió ciertamente el más fácil, con lo cual se logró la obtención de la nube que mide dos o tres milímetros y que puede ser vista con ayuda de una cámara de visión nocturna, sensible al infrarrojo”, agregó.

En ciencia, dijo el experto, el experimento debe ser reproducible. Así ha ocurrido en este caso, ya que desde el 17 de agosto pasado, día en que se obtuvo la primera nube, han sido formadas otras de igual tamaño (estimado en 20 millones de átomos) en los días subsecuentes.

El proyecto, donde también participan expertos de la Universidad Autónoma del Estado de México y de Morelos, cuenta con el financiamiento de Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica de la UNAM y del Conacyt.

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José Ignacio Jiménez Mier y Terán, del ICN de la UNAM, habló de la “trampa” magneto-óptica para átomos construida en esa entidad, con la cual han podido producir nubes frías de rubidio.