campos magneticos sintéticos

Cinvestav en su tinta
Oscar Rosas-Ortiz*

Campos
magnéticos
sintéticos

Oscar Rosas-Ortiz*

*Investigador del Departamento de Física del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados
(Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional ( IPN ). Editor de la presente columna.

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2009-2010

U

n condensado de Bose-Eisntein (cbe) es un estado cuántico muy especial; se manifiesta
engases extremadamente diluidos, enfriados a temperaturas cercanas al cero absoluto (aprox. -273oC) y confinados por la acción de un potencial externo. Estos gases
están compuestos por partículas conocidas como bosones y se les usa como modelo de
materia condensada en el estudio de las manifestaciones macroscópicas de los sistemas cuánticos de muchos cuerpos (como la superconductividad, porejemplo). Sin embargo, los cbe son
eléctricamente neutros y muchos de los fenómenos más importantes ocurren para partículas
cargadas en presencia de campos magnéticos. Aunque es posible imitar el efecto del campo
magnético en una nube de átomos neutros, bastará con hacer rotar a la nube, los campos que
se obtienen de esta forma resultan poco intensos en magnitud (entre otras limitantes).Recientemente, un equipo de investigadores del Joint Quantum Institute del nist (Universidad
de Colorado, Estados Unidos) y del Departamento de Física del Centro de Investigación y de
Estudios Avanzados (Cinvestav), del Instituto Politécnico Nacional (ipn) reportaron un método óptico para sintetizar campos magnéticos en átomos neutros ultra-fríos que no tiene las
limitantes del método rotacional. Entrelas ventajas se tiene que este nuevo método permite
obtener campos magnéticos muy intensos.
Un cuerpo negro es la idealización de un sistema que absorbe toda la radiación electromagnética (luz visible, ondas de radio, rayos X, etcétera) que incide sobre él. En
particular, como no hay luz visible que se refleje o se transmita por el sistema, este
se tornará de color negro a temperaturas muybajas. Sin embargo, dependiendo de la
temperatura, el cuerpo negro emitirá un espectro de radiación térmica conocida como
radiación (o espectro) del cuerpo negro. Este simple modelo resultó ser parte del talón de
Aquiles de la Física Newtoniana y el nicho apropiado para el surgimiento de la Física
Cuántica a principios del siglo xx. La primera descripción acertada del fenómeno fue
proporcionadapor Max Planck, pagando el precio de cuantizar la forma en que la radiación electromagnética interactúa con la materia. Es decir, para Planck la luz se absorbe
o se emite por la materia sólo en pequeñas porciones de energía llamados cuantos. Un
poco después, Albert Einstein afinaría la interpretación de Planck proponiendo que la
radiación en sí misma está compuesta por partículas.
En 1924Satyendra Nath Bose, un físico Indio especializado en Física-Matemática,
obtuvo una derivación del espectro del cuerpo negro usando argumentos puramente
estadísticos. En su modelo, la radiación del cuerpo negro se describe como un gas de
partículas (cuantos de luz) que no interactúan entre sí. Ante la negativa de algunas revistas científicas para publicar sus resultados, Bose compensó su frustraciónescribiéndole
una carta al ya entonces famoso Einstein para conocer su opinión. Einstein no sólo se
interesó en el reporte de Bose sino que él mismo se dio a la tarea de traducirlo al alemán
para enviarlo, con su recomendación, a la revista Zeitschrift für Physik. Un poco después
(1924-25), Einstein extendió las ideas de Bose al caso de un gas de átomos sin interacción
entre ellos. Comoresultado se obtuvo el nacimiento de la Estadística de Bose-Einstein.
A las partículas que obedecen esta estadística (por ejemplo los cuantos de luz) se les
conoce como bosones. Con sus resultados, Einstein notó un comportamiento singular
en la forma en la que los átomos se distribuyen con respecto a las energías cuantizadas
del gas que estaba estudiando. A temperaturas muy bajas (pero finitas)...