Predicho por primera vez por Albert Einstein, los condensados de Bose-Einstein representan una disposición extraña de átomos que no se verificó en laboratorios hasta 1995. Estos condensados son gases coherentes, creados a temperaturas más frías que las que se pueden encontrar en cualquier lugar de la naturaleza Dentro de estos condensados, los átomos pierden sus identidades individuales y se fusionan para formar lo que a veces se denomina un "súper átomo".
Teoría del condensado de Bose-Einstein
En 1924, Satyendra Nath Bose estaba estudiando la idea de que la luz viajaba en pequeños paquetes, ahora conocidos como fotones. Él definió ciertas reglas para su comportamiento y las envió a Albert Einstein. En 1925, Einstein predijo que estas mismas reglas se aplicarían a los átomos porque también eran bosones y tenían un giro entero. Einstein desarrolló su teoría y descubrió que en casi todas las temperaturas, habría poca diferencia. Sin embargo, descubrió que a temperaturas extremadamente frías algo muy extraño debería ocurrir: el condensado de Bose-Einstein.
Temperatura de condensado de Bose-Einstein
La temperatura es simplemente una medida del movimiento atómico. Los elementos calientes consisten en átomos que se mueven rápidamente, mientras que los elementos fríos consisten en átomos que se mueven lentamente. Si bien la velocidad de los átomos individuales varía, la velocidad promedio de los átomos permanece constante a una temperatura dada. Cuando se debaten los condensados de Bose-Einstein, es necesario utilizar la escala de temperatura Absoluta o Kelvin. El cero absoluto es igual a -459 grados Fahrenheit, la temperatura a la que todo movimiento cesa. Sin embargo, los condensados de Bose-Einstein solo se forman a temperaturas inferiores a 100 millonésimas de grado por encima del cero absoluto.
Formación de condensados de Bose-Einstein
Según lo predicho por las estadísticas de Bose-Einstein, a temperaturas muy bajas , la mayoría de los átomos en una muestra dada existen en el mismo nivel cuántico. A medida que las temperaturas se aproximan al cero absoluto, más y más átomos descienden a su nivel de energía más bajo. Cuando esto ocurre, estos átomos pierden su identidad individual. Se superponen unos sobre otros, fusionándose en una mancha atómica indistinguible, conocida como condensado de Bose-Einstein. La temperatura más fría que existe en la naturaleza se encuentra en el espacio profundo, alrededor de 3 grados Kelvin. Sin embargo, en 1995, Eric Cornell y Carl Wieman pudieron enfriar una muestra de 2.000 átomos de Rubidio-87 a menos de 1 mil millonésima de grado por encima del cero absoluto, generando un condensado de Bose-Einstein por primera vez.
A medida que los átomos se enfrían, se comportan más como ondas y menos como partículas. Cuando se enfrían lo suficiente, sus ondas se expanden y comienzan a superponerse. Esto es similar a la condensación de vapor en una tapa cuando se hierve. El agua se agrupa para formar una gota de agua o condensado. Lo mismo ocurre con los átomos, solo que son sus ondas las que se fusionan. Los condensados de Bose-Einstein son similares a la luz láser. Sin embargo, en lugar de que los fotones se comporten de manera uniforme, son los átomos los que existen en perfecta unión. Al igual que una gota de agua que se condensa, los átomos de baja energía se combinan para formar una masa densa e indistinguible. A partir de 2011, los científicos recién están empezando a estudiar las propiedades desconocidas de los condensados de Bose-Einstein. Al igual que con el láser, los científicos descubrirán indudablemente muchos usos para ellos que beneficiarán a la ciencia y a la humanidad.
