domingo, 28 de noviembre de 2010

Crean un Superfoton: condensado Bose-Einstein de fotones

Hola Elementales,

Acaban de publicar hace unos días una noticia que aunque a primera vista parece sólo de tecnología, realmente plantea dudas y cuestiones profundas, de conceptos de mecánica cuántica.
Como además ha sido un centro de investigación Universidad de Bonn no tan habitual, parece aún con más mérito.

Han conseguido algo que hasta ahora no se había conseguido, de hecho había serias dudas de que fuera siquiera posible: un Condensado de Bose-Einstein  de fotones.



Un condensado así, se postuló en 1920 en un artículo conjunto por Satyendra Nath Bose y Albert Einstein una posibilidad para un gas de átomos: si los enfriamos tanto que se acercaran todos a su estado de mínima energía, ocuparían todos el mismo estado cuántico: serían como un único superátomo o un conjunto en una extraña coherencia cuántica. En 1995 Eric Cornell y Carl Wieman encontraron por fin un condensado como el predicho teóricamente, enfriando un gas de átomos con la técnica del láser: se hace absorver a los átomos un tipo de fotones escogidos para cada tipo, al subir y bajar de órbita sus electrones con su absorción y posterior reemisión se enfría, además se extraen los átomos más energéticos con lo que se enfría aún más.

Nath Bose, cortesía de Wikipedia
El problema hasta ahora, era que al hacer eso con los fotones e intentar enfriarlos (sea lo que sea que esto signifique, si lo pensáis bien ¿tiene temperatura un fotón, oscilación térmica?) desaparecían.

Para conseguirlo, el truco ha consistido en lo contrario: considerar al fotón como una partícula, así si para enfriar partículas empleamos fotones, para enfriar fotones hemos empleado "átomos". ¿Parece lógico no? Han hecho pasar los fotones por un tanque de líquido con un pigmento a muy baja temperatura, y los fotones cruzan miles de veces entre ellos tras rebotar entre dos espejos: al final los fotones han adquirido la temperatura ultra baja de los átonos del pigmento y el fluido. Excitando el pigmento con más luz de ese tipo han ido aumentando la concentración hasta conseguir el condensado!

Aparte de las dudas profundas de la naturaleza cuántica de los fotones que se abren e intuyen, el experimento abre por fin la puerta a la posibilidad de un láser de frecuencias energéticas más altas: como por ejemplo alto ultravioleta, rayos x, etc...

El láser es un rayo de luz mono direccional, mono cromático y coherente (todos sus fotones están en un estado cuántico "en fase"). Pero no sabemos hacerlos nada más que hasta luz visible... este estado puede ser un buen sucedáneo o un buen candidato si se consigue producir en tamaños mayores y de forma industrialmente aplicable.

¿Que para qué queremos láseres de frecuencias más altas? para millones de aplicaciones que ya realizamos con el láser, pero para tamaños aún más pequeños: en biología, nanotecnología, materiales de diseño, física aplicada, etc... desde nuevos dispositivos para PC, memorias, etc más pequeños (miles de veces menores), comunicaciones para telecomunicaciones miles de veces más rápidas, etc... 

¿Que os parece eso de "enfriar la luz"?¿Y los láseres de rayos X?¿Y la posibilidad de multiplicar casi inmediatamente la capacidad de todas las fibras ópticas y memorias de almacenamiento en más de mil?


 
Un saludo


Francisco Jose Menchen

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