Aunque el invierno a menudo parece el frío más frío, las temperaturas pueden bajar mucho más. Es decir, hasta que llegue al cero absoluto, informa Sarah Kaplan en The Washington Post . Este es el punto cuando todo el movimiento de los átomos que forman un objeto deja de moverse: un escalofrío de 0 Kelvin o -459.67 Fahrenheit.
Los investigadores han intentado durante décadas alcanzar el cero absoluto, lo que se cree que es imposible de alcanzar. Pero recientemente, los científicos de los Institutos Nacionales de Normas (NIST) en Boulder, Colorado, se acercaron más que los científicos. Según un comunicado de prensa, los investigadores creen que su nueva técnica puede permitirles alcanzar ese punto legendario.
"Los resultados fueron una completa sorpresa para los expertos en el tema", dice José Aumentado, coautor de un artículo sobre la técnica publicado recientemente en la revista Nature en el comunicado de prensa. "Es un experimento muy elegante que sin duda tendrá mucho impacto".
Aunque los científicos han llevado previamente átomos individuales a cero absoluto e incluso más bajo, este último estudio documenta el objeto complejo más frío hasta la fecha. Los detalles son bastante técnicos, pero Kaplan explica que en un proceso llamado enfriamiento de banda lateral, los investigadores usaron láser para congelar sobre un pequeño tambor de aluminio, de solo 20 micrómetros de ancho y 100 nanómetros de espesor.
"Esto puede parecer contradictorio", escribe Kaplan. "[Estamos] acostumbrados a la luz calentando cosas, como el sol, pero en el enfriamiento de la banda lateral, el ángulo y la frecuencia de la luz cuidadosamente calibrados permiten a los fotones arrebatar energía de los átomos a medida que interactúan".
Con este método, los investigadores habían reducido previamente el movimiento del tambor a lo que se conoce como "estado fundamental" cuántico, que es solo un tercio de un cuanto de energía. Pero Teufel tenía la impresión de que podría enfriarse. "El límite de cuánto frío puedes hacer las cosas al iluminarlas era el cuello de botella que impedía que la gente se enfriara más y más", le dice Teufel a Kaplan. "La pregunta era, ¿es fundamental o podríamos enfriarnos más?"
El tambor de aluminio en NIST (NIST) Aunque los láseres enfriaron el objeto, algo de ruido en los láseres proporcionó pequeñas "patadas" de calor, explica Teufel en el comunicado de prensa. Entonces, Teufel y sus colegas "exprimieron" la luz, alineando los pequeños paquetes de energía en el láser aún más para enfriar el tambor sin agregar energía nuevamente al sistema. Esto les permitió enfriar el tambor a una quinta parte de un cuanto, y creen que con mejoras adicionales este sistema podría permitirles enfriar el tambor a cero absoluto.
Tal enfriamiento extremo no es solo un truco de salón: también tiene aplicaciones en el mundo real. "Cuanto más frío pueda obtener el tambor, mejor será para cualquier aplicación", dice Teufel en el comunicado de prensa. “Los sensores se volverían más sensibles. Puede almacenar información por más tiempo. Si lo estuvieras usando en una computadora cuántica, entonces calcularías sin distorsión y obtendrías la respuesta que deseas ".
Enfriar el tambor también podría ayudar a los científicos a observar algunos de los misterios de la mecánica cuántica de primera mano. "Creo que estamos en un momento extremadamente emocionante donde esta tecnología que tenemos disponible nos da acceso a cosas de las que la gente ha estado hablando como experimentos mentales durante décadas", Teufel le dice a Ian Johnston en The Independent . "Justo ahora lo que es emocionante es que podemos ir al laboratorio y ser testigos de estos efectos cuánticos".
Teufel le dice a Johnston que enfriar el tambor a cero absoluto, en el que solo queda energía cuántica, permitiría a los científicos observar algunos de los aspectos más extraños de la teoría cuántica. Por ejemplo, el tambor, si se escalara, podría usarse para teletransportar objetos visibles. La investigación también podría ayudar a los investigadores a cerrar la brecha de comprensión entre el punto en el que la física cuántica, que gobierna partículas muy pequeñas, parece dejar de funcionar y la física más clásica, que gobierna objetos grandes como estrellas y planetas, comienza a hacerse cargo.
