Condensado Bose-Einstein

Condensado de Bose-Einstein

Una nueva forma de materia a las ms bajas temperaturas del universo
Universidad de Santiago de Chile.


Francisca R. Rojas


Rese˜
na
En 2001 el premio nobel de f´ısica fue recibido por 3 investigadores, Eric Cornell, Carl Wieman profesores de la
Universidad de Boulder, Colorado y Wolfgang Ketterle del instituto tecnol´ogico de Massachusetts (MIT) porhaber
logrado producir el Condesando de Bose-Einstein, que se conoce como el quinto estado de la materia donde gases
bos´
onicos en el estado de menor energ´ıa posible forman una sola entidad coherente, es decir, un gas de ´atomos se
comporta como un s´
uper ´
atomo. Sin embargo la historia parte muchos aos antes con los F´ısicos Satyendra Nath Bose y
Albert Einstein.
I.Contexto Hist´
oricoEn 1924 la f´ısica Ind´
u S. N. Bose estudiaba la hip´otesis de que la luz estaba formada por paquetes discretos de energ´ıa
(cuantos o fotones) con la ayuda de la ecuaci´
on de Planck para la radiaci´on de un cuerpo negro le surgi´
o la idea de
considerar la luz como un gas de part´ıculas id´enticas, as´ı estudiando y realizando c´alculos sobre las part´ıculas Bose
asumi´
o ciertasreglas para decidir cuando dos fotones deben ser contados como id´enticos o diferentes, actualmente estas
reglas se llaman estad´ısticas de Bose (o la estad´ıstica de Bose-Einstein). D´onde entra Einstein? Pues bien, Bose no pose´ıa
el reconocimiento suficiente para publicar sus ideas en las revistas cient´ıficas de su tiempo, por lo tanto decidi´
o escribir
una carta a Einstein con susinvestigaciones y resultados con la esperanza de que ´el usara su influencia como uno de los
m´
as importantes cient´ıficos de su ´epoca para publicarlos. Eintein not´o la importancia de los descubrimientos realizados
por Bose y no solo los public´
o sino que intuy´
o de que la teor´ıa de Bose no era exclusiva de fotones, Einstein supuso que
estas mismas reglas pueden ser aplicadas en ´
atomos. Seelabor´o la teor´ıa de c´omo los ´atomo se comportar´ıan en un gas
si estas nuevas reglas fueran aplicadas, las ecuaciones encontradas le dijeron que en condiciones de temperatura normal
la teor´ıa no aplicar´ıa ning´
un cambio apreciable sin embargo a temperaturas muy bajas, cercanas al cero absoluto esta
situacin cambiaba. Si los ´
atomos estaban suficientemente frios algo inusual deb´ıapasar, esto era tan extrao que Einstein
no estaba seguro de que sus resultados fueran correctos. Y as´ı fue, ´el estaba en una especie de medio correcto, en primer
lugar no todos los ´
atomos siguen las reglas de la estad´ıstica de Bose. No obstante existen algunos ´atomos que para los
cuales todas las predicciones de Einstein se cumplen, pero incluso para estos tipos de ´atomos ´el no se diocuenta de la
importancia de los efectos de su predicci´
on.
Las suposiciones de Einstein y la predicci´
on de la existencia de condensados se ver´ıan confirmados 70 a˜
nos m´
as adelante
en la realizaci´
on experimental pero con variaciones, solo pueden formar condensados ciertas part´ıculas llamadas bosones,
que siguen la estad´ıstica de Bose.
El hecho de gran importancia que Einsteinignor´o fue que a muy bajas temperaturas los ´atomos est´an al mismo nivel
cu´
antico, es decir, los ´
atomos del condensado descender´ıan al nivel del menor energ´ıa posible, estas caracter´ısticas hace
que los ´
atomos sean indistinguibles y se comporten como un s´
uper ´atomo o gota de ah´ı el nombre de condensado-. Estas
predicciones son las que Cornell, Wieman y Ketterle lograron hacerrealidad en 1995 en una nube de ´atomos de rubidio
y sodio, los ´
atomos de rubidio se lograron enfriar a una millon´esima de grado sobre el cero absoluto con t´ecnicas de enfriamiento mediante l´
aser, trampas magn´eticas, enfriamiento evaporativo y consiguieron que dichos ´atomos se fundiesen
y comportasen como BEC perdiendo su identidad individual durante 10 segundos. Este grupo logr´o un hito...