Los científicos del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Barcelona han logrado crear un líquido cuántico a partir de átomos ultrafríos, dado lugar a un líquido un millón de veces menos denso que el aire y cien millones de veces más diluido que el agua.
El resultado de la investigación, publicado en la revista Science, explica que un efecto cuántico puede usarse para crear gotas de este líquido.
Dicho líquido se consigue al mezclar dos gases de átomos de potasio a una temperatura de -273,15 °C. A estas temperaturas, tan próximas al cero absoluto, los átomos se comportan como ondas y cumplen las leyes de la mecánica cuántica pero también ocupan todo el volumen disponible como ocurre con los gases.
Visión artística de una gota cuántica al mezclar dos gases de átomos de potasio ultrafríos.
(Foto: ICFO/PovarchikStudiosBarcelona)
“La verdad es que es un logro tan nuevo que no sabemos cómo lo podemos utilizar. Hemos hecho una cosa que se había teorizado, pero que nadie se había imaginado que pudiera hacerse”, explica la directora de la investigación, la profesora Leticia Tarruel.
“Las características propias de estas gotas como su carácter diluido y sus propiedades cuánticas nos ayudan a comprender el comportamiento de las partículas cuánticas en interacción, las estrellas de neutrones o incluso algunos materiales complejos”, añade la profesora.
La existencia de estas gotas se debe a fluctuaciones cuánticas, un efecto que hasta ahora solo se había teorizado, pero no estaba demostrado.
Para conseguir las gotas, los investigadores han tenido que fabricar una máquina especifica en la que han trabajado dos años y que usa rayos láser para enfriar los átomos, reduciendo así su movimiento ya que, debido al principio de incertidumbre de Heisenberg, los átomos que forman las gotas no pueden estar nunca en reposo absoluto y cualquier movimiento puede dar lugar a la evaporación de las gotas.
Ante dicho descubrimiento y la formación de este líquido, la investigadora Leticia Tarruel afirma que “estas gotas son fascinantes porque, a pesar de ser objetos macroscópicos formados por miles de partículas, su comportamiento está totalmente determinado por fluctuaciones y correlaciones cuánticas.
Sin embargo, “la mayor dificultad no ha sido que se formaran las gotas líquidas cuánticas, sino saber que se habían formado, verlas para poder demostrarlas”, afirma Tarruel. Para solventar este problema hicieron uso de un microscopio especial que les permitió ver dichas partículas, mientras que para comprobar el carácter líquido introdujeron una muestra en un contenedor y comprobaron que, al abrirlo, dicha muestra no se expandía como cabría esperar de un gas.
Los investigadores que han publicado el artículo son Cesar R. Cabrera, Luca Tanzi, Julio Sanz, Bruno Naylor, Philip Thomas, Pierrick Cheiney and Leticia Tarruell.