Por primera vez en la física cuántica, Los investigadores de la Universidad de Otago han "mantenido" átomos individuales en su lugar y han observado interacciones atómicas complejas nunca antes vistas.

Una gran variedad de equipos, incluidos láseres, espejos una cámara de vacío, y microscopios ensamblados en el Departamento de Física de Otago, más mucho tiempo, energía, y experiencia, han proporcionado los ingredientes para investigar este proceso cuántico, que hasta ahora solo se entendía a través de promedios estadísticos de experimentos que involucraban un gran número de átomos.

El experimento mejora los conocimientos actuales al ofrecer una vista nunca antes vista del mundo microscópico. sorprendiendo a los investigadores con los resultados.

"Nuestro método implica atrapar y enfriar individualmente tres átomos a una temperatura de aproximadamente una millonésima parte de un Kelvin utilizando rayos láser altamente enfocados en una cámara hipervacuada (vacío), alrededor del tamaño de una tostadora. Combinamos lentamente las trampas que contienen los átomos para producir interacciones controladas que medimos, "dice el profesor asociado Mikkel F. Andersen del Departamento de Física de Otago.

Cuando los tres átomos se acercan, dos forman una molécula, y todos reciben una patada de la energía liberada en el proceso. Una cámara de microscopio permite ampliar y visualizar el proceso.

"Dos átomos por sí solos no pueden formar una molécula, se necesitan al menos tres para hacer química. Nuestro trabajo es la primera vez que este proceso básico se ha estudiado de forma aislada, y resulta que dio varios resultados sorprendentes que no se esperaban de mediciones anteriores en grandes nubes de átomos, "dice el investigador posdoctoral Marvin Weyland, quien encabezó el experimento.

Por ejemplo, los investigadores pudieron ver el resultado exacto de los procesos individuales, y observó un nuevo proceso en el que dos de los átomos abandonan el experimento juntos. Hasta ahora, este nivel de detalle ha sido imposible de observar en experimentos con muchos átomos.

"Al trabajar a este nivel molecular, ahora sabemos más sobre cómo los átomos chocan y reaccionan entre sí. Con desarrollo, esta técnica podría proporcionar una forma de construir y controlar moléculas individuales de sustancias químicas particulares, ", Agrega Weyland.

El profesor asociado Andersen admite que la técnica y el nivel de detalle pueden ser difíciles de comprender para quienes están fuera del mundo de la física cuántica. sin embargo, él cree que las aplicaciones de esta ciencia serán útiles en el desarrollo de tecnologías cuánticas futuras que podrían impactar a la sociedad tanto como las tecnologías cuánticas anteriores que permitieron las computadoras modernas e Internet.

"La investigación sobre la posibilidad de construir a una escala cada vez más pequeña ha impulsado gran parte del desarrollo tecnológico en las últimas décadas. Por ejemplo, es la única razón por la que los teléfonos móviles de hoy tienen más potencia de cálculo que las supercomputadoras de los años ochenta. Nuestra investigación intenta allanar el camino para poder construir en la escala más pequeña posible, a saber, la escala atómica, y estoy encantado de ver cómo nuestros descubrimientos influirán en los avances tecnológicos en el futuro, "Dice el profesor asociado Andersen.

Los hallazgos del experimento mostraron que tomó mucho más tiempo de lo esperado formar una molécula en comparación con otros experimentos y cálculos teóricos. que actualmente son insuficientes para explicar este fenómeno. Si bien los investigadores sugieren mecanismos que pueden explicar la discrepancia, destacan la necesidad de nuevos desarrollos teóricos en esta área de la mecánica cuántica experimental.