(PhysOrg.com) - "Por primera vez, los campos de estudio relacionados tanto con los átomos fríos como con la nanoescala se han cruzado, "Lene Vestergaard Hau dice PhysOrg.com . "Aunque ambos han sido áreas de investigación activas, los átomos fríos no se han unido con estructuras a nanoescala en el nivel de un solo nanómetro. Este es un sistema totalmente nuevo ".

Hau es profesor de Física y Física Aplicada en Mallinckrodt en la Universidad de Harvard. Junto con su colega J.A. Golovchenko, y los estudiantes de posgrado Anne Goodsell y Trygve Ristroph, que están en su laboratorio en Harvard, Hau pudo establecer un experimento que permite la observación de la captura y la ionización del campo de átomos fríos. Su trabajo se puede encontrar en Cartas de revisión física: "Ionización de campo de átomos fríos cerca de la pared de un solo nanotubo de carbono".

"Lo que observamos tiene una serie de implicaciones prácticas y fundamentales interesantes, —Dice Hau. "Incluso comparamos los efectos con los de un agujero negro". Ella se apresura a señalar, aunque, que el efecto del agujero negro a escala atómica no es gravitacional. "Es un efecto creado por un campo eléctrico, eso crea un tirón singular en un átomo y finalmente lo destroza. Esas dinámicas tienen similitudes con lo que sucede en un agujero negro ".

Para crear el efecto, Hau y su equipo cultivaron un nanotubo de carbono de pared simple en su laboratorio. El nanotubo era largo (10 micrones) y estaba suspendido libremente. El nanotubo también se cargó hasta 300 voltios, una situación muy inusual para un nanotubo. A continuación, se introdujeron átomos fríos en la cámara de vacío que contenía el nanotubo. “Lanzamos una nube de átomo fría hacia el nanotubo, y por su cargo, los átomos fueron succionados y capturados, ”Explica Hau.

Una vez capturado, un átomo comienza en un camino en espiral, orbitando cada vez más rápidamente, hasta que se rompa muy cerca del nanotubo. El electrón es succionado, y un ion positivo se dispara a alta energía. Este ion se detecta cuando es expulsado por el nanotubo.

"Cuando el electrón es atraído, pasa por un proceso de tunelización, ”Explica Hau. “Tiene que pasar por zonas clásicamente prohibidas. El proceso es mecánico cuántico. Podemos observar la interacción del átomo y el nanotubo mientras el electrón intenta hacer un túnel, y esto nos ofrece la oportunidad de echar un vistazo a algunas de las dinámicas interesantes que ocurren a nanoescala ".

Otra posibilidad es que esta combinación de átomos fríos con estructuras a nanoescala podría conducir a nuevos estados de la materia. “Dado que ahora sabemos cómo succionar átomos en órbita a velocidades de giro tan altas, podría conducir a un nuevo estado de materia atómica fría que podría ser muy interesante de estudiar, ”Señala Hau.

Prácticamente, este nuevo sistema también tiene potencial. “Podríamos hacer detectores muy sensibles, —Dice Hau. “Cosas como 'rastreadores de átomos' que detectan gases traza podrían ser una aplicación para este trabajo. Adicionalmente, la posibilidad de precisión de un solo nanómetro significa una resolución espacial súper alta. Este sistema podría usarse en interferómetros:interferómetros construidos en un solo chip y basados ​​en átomos fríos, que sería de importancia para la navegación, por ejemplo."

Por ahora, aunque, Hau y su grupo se están centrando en perfeccionar su técnica. “Queremos perseguir tanto el aspecto fundamental de crear nuevos estados de materia fría, y el desarrollo de detectores sensibles. Esto es algo realmente nuevo y tiene el potencial de convertirse en aplicaciones prácticas ".

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