Científicos presentan un nuevo modelo de láser atómico que nunca se apaga

Láser que funciona para siempre

Universidad de Ámsterdam/Scixel

  • Un grupo de físicos de la Universidad de Ámsterdam revela en un nuevo estudio para la revista Nature un láser especial hecho con un condensado de Bose-Einstein que puede funcionar para siempre.
  • El secreto reside en manipular los átomos para que se comporten como ondas contenidas, un principio que sustenta la mecánica cuántica.
  • El próximo objetivo: usar el láser para crear un haz de materia de salida estable y conseguir que los láseres de materia se utilicen para múltiples aplicaciones.
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A estas alturas del siglo XXI, es complicado imaginarse la vida sin la tecnología láser, detrás de impresoras, reproductores de CD, punteros o dispositivos de medición

Ahora, un equipo de físicos de la Universidad de Amsterdam han presentado a través de un artículo publicado en Nature un láser especial que puede funcionar para siempre, logrando resolver el difícil problema de crear un Condensado Bose-Einstein continuo.

¿Qué significa este término? Un condensado de Bose-Einstein (BEC) es una fase especial de la materia donde los átomos se combinan en una masa turbia homogénea que actúa como un solo cuerpo. Se trata del estado que se da en ciertos materiales a temperaturas cercanas al cero absoluto. 

Su rasgo difencial
es que una cantidad macroscópica de las partículas pasan al nivel de mínima energía, denominado estado fundamental. Lo habitual es que los BEC se induzcan tomando gases muy escasos y enfriándolos para que sus propiedades interactivas disminuyan aún más. De este modo, las ramificaciones entre los átomos se expresan a nivel macroscópico. 

El secreto para el láser eterno está en que los átomos se comporten como ondas contenidas

Técnicamente, los láseres clásicos usan energía luminosa. Un láser de materia desbloquearía aplicaciones para las que un láser tradicional simplemente no es bueno, de la misma manera que el láser tradicional en sí mismo fue una mejora con respecto a la mera luz. 

Con el trabajo actual, los investigadores de la Universidad de Ámsterdam, la mayoría del Instituto Van der Waals-Zeeman, afirman haber roto la barrera de un láser de materia continua. La dificultad para crear un láser atómico sería que las ondas de materia duren.

La principal culpable de que los átomos no se comporten como uno solo es la temperatura: cuando una sustancia se caliente, las partículas comienzan a moverse y es extremadamente difícil conseguir que se comporten como una sola. 

Tal y como se explica en la investigación, el frío extremo tiene la llave: solamente a temperaturas extremadamente bajas, alrededor de 273 grados bajo cero en la escala Celsius, existe la posibilidad de formar las ondas de materia coherente de un BEC.

Crean un material 'imposible' tan ligero como el plástico y más resistente que el acero

Aunque los primeros condensados

de Bose-Einstein se generaron en laboratorios de física hace más de 25 años, el principal escollo es que funcionan durante un tiempo muy corto, ya que tras enviar el primer pulso de ondas, hay que generar un nuevo BEC. Por tanto, fueron restringidos a ráfagas fugaces.

De hecho, también los láseres ópticos ordinarios se fabricaron en una variante pulsada antes de que los físicos pudieran producir láseres continuos.  

¿Cuál ha sido el truco? Lo explica el líder del equipo, Florian Schreck, el líder. “En experimentos anteriores, el enfriamiento gradual de los átomos se hacía en un solo lugar. En nuestra configuración, decidimos distribuir los pasos de enfriamiento no a lo largo del tiempo, sino en el espacio: hacemos que los átomos se muevan mientras avanzan a través de pasos de enfriamiento consecutivos".

Gracias a esta idea, los científicos consiguieron que los átomos ultrafríos lleguen al corazón del experimento y formen ondas de materia coherentes en un BEC. Mientras, otros van en camino, apuntalando la eternidad del láser. "De esta manera, podemos mantener el proceso en marcha, esencialmente para siempre”.

Tras abordar esta problemática, el próximo propósito del equipo es utilizar el láser para crear un haz de materia de salida estable. La estabilidad será el siguiente reto para poder conseguir que los láseres de materia tengan un papel tan importante como el de los láseres ordinarios en diversas aplicaciones técnicas y tecnológicas.

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