F Í S I C AHistoria y aplicaciones del condensado de Bose-Einstein

Evolución temporal del condensado de Bose-Einstein

Coloque un puñado de átomos dentro de una trampa magnética y tenga cuidado de no dejarlos caer por el orificio inferior; luego enfríelos a 2.17K (-270.83ºC) y a continuación, si logra eliminar los más energéticos por evaporación, habrá logrado un condensado de Bose-Einstein (o BEC, por Bose-Einstein condensate).

Este estado de la materia fue predicho por Albert Einstein en 1924 basado en un trabajo que le envió su colega indio Satyendra Nath Bose para que lo tradujese y le oficiara como mediador para su publicación. Einstein quedó maravillado con el trabajo y no solo hizo lo que Bose le había pedido sino que además lo recomendó con vehemencia ante los editores. A continuación, Einstein aplicó las ideas de Bose a un gas diluido y predijo la existencia de la condensación.

Condensado de Bose-Einstein. Explicación elemental en 35 diapositivas con observaciones experimentales y fenómenos.
(Autora: Isabel Guillamón Gomez, Universidad Autónoma de Madrid.
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La predicción, sin embargo, quedó en las mentes y los papeles de los físicos durante 71 años. No fue sino hasta las 10.54 del 5 de junio de 1995 que un grupo de físicos encabezados por Carl E. Wieman y Eric A. Cornell en los laboratorios de JILA, un instituto conjunto de la Universidad de California y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) lograron materializar una nueva ley universal: crearon por primera vez un condensado de Bose-Einstein. Su trabajo les mereció el Premio Nobel de Física en 2001.

Hoy, cuando faltan pocos días para cumplirse los 10 años de aquel histórico día para la ciencia, es posible notar que esta verificación abrió un nuevo camino en la investigación de la materia condensada. Ha generado un río de tinta vertido en más de 4000 artículos e insospechados descubrimientos científicos.

Aplicaciones

En el número de hoy de Nature, por ejemplo, físicos de la Universidad de Heidelberg y del Instituto Weisman de Ciencia, informan de una nueva forma de medir campos magnéticos extremadamente débiles utilizando la BEC como herramienta. Según la breve presentación hecha en la prestigiosa revista científica, mediante el ingenio lograron medir el perfil bidimensional de un campo magnético con una precisión sin antecedentes: 4 nanoteslas con una resolución de 3 micrómetros.

Condensado de Bose-Einstein como sensor de un campo magnético.
(Fuente: Nature)

Este es un avance importante porque los sensores magnéticos actuales o tienen excelente resolución con baja precisión o bien alta precisión con pobre resolución espacial. Por ejemplo, la microscopía por fuerza magnética, uno de los métodos para estudiar estructuras magnéticas, logra resoluciones del orden de los nanómetros, pero con muy baja sensibilidad. En el lado opuesto están los instrumentos de muy alta sensibilidad y baja resolución; el SQUID y los magnetómetros atómicos son un ejemplo. Según los científicos, con la aplicación de la BEC a la medición de campos magnéticos podrán lograrse resultados con precisión y exactitud desconocidos hasta hoy en un amplio rango de escalas espaciales.