Los físicos utilizaron un campo de microondas giratorio para enfriar un gas de moléculas polares para
Para sus experimentos, los investigadoresutilizó un gas compuesto por moléculas de sodio y potasio, que se mantuvieron en una trampa óptica mediante radiación láser. Los físicos enfriaron el gas mediante enfriamiento por evaporación, una técnica que se aplica a átomos individuales.
Cámara de vacío en la que se genera gas superfrío. Imagen: Sociedad Max Planck
El principio de funcionamiento de este método se basa encolisión de partículas en una trampa magnética. Los átomos individuales, al chocar entre sí, transfieren parte de su energía cinética. Con el tiempo, los átomos individuales se vuelven mucho más energéticos que otros y salen de la trampa, reduciendo la energía del sistema y la temperatura del grupo de átomos que quedan en él.
Las moléculas polares se caracterizan por ser desiguales.la distribución de la carga eléctrica, explican los científicos. A diferencia de los átomos libres, pueden rotar, vibrar, atraerse o repelerse entre sí. Se comportan como pequeños imanes y pueden pegarse entre sí evitando que se enfríen.
Para superar esta limitación, los investigadoresutilizó un campo electromagnético especialmente preparado, que sirve como un escudo de energía para las moléculas y no les permite adherirse y pegarse entre sí. Bajo la influencia del campo, si dos moléculas se acercan demasiado, pueden intercambiar energía cinética, pero al mismo tiempo se alinean de tal manera que se repelen y se mueven rápidamente en diferentes direcciones.
Láser de sodio que genera luz amarilla para enfriamiento láser y visualización de átomos de sodio. Imagen: Sociedad Max Planck
Para crear un campo de microondas con el requeridopropiedades, los investigadores colocaron una antena helicoidal debajo de una trampa óptica que contenía un gas de moléculas de sodio y potasio. En esta configuración experimental, las moléculas comenzaron a chocar con mucha más frecuencia, en promedio unas 500 veces por molécula.
Como resultado, después de solo un tercio de segundo, la temperatura alcanzó alrededor de 21 nK, que está muy por debajo de la crítica "temperatura de Fermi", el límite por debajo del cual los efectos cuánticos determinan el comportamiento del gas.
Los investigadores creen que la nueva tecnología de enfriamiento permitirá la creación y el estudio de varias formas cuánticas de materia que se predijeron teóricamente previamente.
Foto de portada: Representación artística de un refrigerador de gas para microondas. Fuente: Sociedad Max Planck
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