El átomo separado por la mecánica cuántica

interferometroAunque la premisa, desde la definición misma del “átomo” define que este es indivisible, científicos de la Universidad de Bonn lograron dividir en dos un átomo de cesio mediante el uso de la mecánica cuántica.

Investigadores de la Universidad de Bonn han demostrado que un átomo puede dividirse en dos mitades, separarlas y unirlas nuevamente. Mientras que la palabra “átomo” significa literalmente “indivisible”, las leyes de la mecánica cuántica permiten que los átomos se dividan, de manera similar a los rayos de luz, y también hace posible su reunificación.

Los resultados de esta innovador logro científico han sido publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Si bien suena a algo relacionado con la fisión nuclear y la radiactividad es, sin embargo, un proceso de precisión mediante mecánica cuántica. Las leyes de la mecánica cuántica permiten que los objetos existan en varios estados al mismo tiempo. Esto es lo que se basa el llamado experimento de doble rendija, donde una partícula puede pasar por dos rendijas al mismo tiempo. Los científicos de Bonn trabajando con el Prof. Dr. Dieter Meschede del Instituto de Física Aplicada de la Universidad de Bonn lograron mantener un solo átomo de manera simultánea en dos lugares que estaban a más de diez micrómetros, o una centésima de milímetro de distancia. Esta es una enorme distancia en relación a un átomo. Posteriormente, el átomo se unió nuevamente quedando en buen estado.

Los frágiles efectos cuánticos sólo pueden ocurrir a las más bajas temperaturas y con un manejo cuidadoso. Se enfría un átomo de cesio usando láseres, a una temperatura de una décima parte de un millón por encima de cero absoluto, y luego sujetándolo con otro láser. Este rayo láser es la clave para la división del átomo. Funciona porque los átomos tienen un giro que puede ir en dos direcciones. Dependiendo de la dirección, el átomo puede ser movido hacia la derecha o hacia la izquierda por el láser como en una cinta transportadora. La clave es que los beneficios del átomo pueden estar en ambas direcciones simultáneamente. Así, si el átomo se mueve a la derecha y a la izquierda, al mismo tiempo.

Pero puedes ver directamente en la división, y si haces brillar una luz en el átomo al tomar una foto, la división se derrumbará de inmediato. El átomo a continuación se puede ver en varias imágenes, a veces a la izquierda, a veces a la derecha, pero nunca en ambos lugares. Y sin embargo, la escisión puede ser probada con éxito al poner el átomo de nuevo junto.

“El átomo tiene algo parecido a una personalidad múltiple”, intenta explicarlo uno de los autores del estudio, Andreas Steffen. “Una mitad de él está a la derecha, una mitad a la izquierda y, sin embargo, todavía es un entero”.

Los científicos de Bonn, sin embargo, están buscando algo más: la simulación de sistemas cuánticos complejos. Muchos físicos han estado esperando mucho tiempo para ser capaz de simular la llamada topología de aislamiento o fotosíntesis de las plantas (Descubren llamativo efecto cuántico en la fotosíntesis), fenómenos que son difíciles de capturar con los modernos superordenadores, pero si con ayuda de pequeños sistemas cuánticos. Los primeros pasos en el camino a los simuladores de este tipo podría consistir en modelar el movimiento de los electrones en los cuerpos sólidos, por lo tanto obtener ideas innovadoras para dispositivos electrónicos.

Para nosotros, un átomo es un engranaje bien aceitado y controlado, puede construir una calculadora con un rendimiento notable con el uso de estos elementos, pero para que funcione, tienen que participar. Esto permite que una pequeña red de átomos se pueda utilizar, al igual que en la memoria de un ordenador, para simular y controlar los sistemas reales, lo que haría sus secretos más accesible. Los científicos creen que todo el potencial de controlar los átomos individuales, precisamente, esto se hará evidente a través del tiempo.

FUENTE:

http://www.pnas.org/content/early/2012/05/29/1204285109

http://www3.uni-bonn.de/Press-releases/splitting-the-unsplittable

 

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