Físicos miden colisiones nunca antes vistas en tiradas de átomos fríos


Un equipo de físicos en Nueva Zelanda ha capturado y colado en un lugar especifico átomos individuales de rubidio y ha observado interacciones nunca antes vistas por otros experimentos científicos similares.

"Nuestro método implica la captura individual y el enfriamiento de tres átomos a una temperatura de aproximadamente una millonésima de Kelvin, utilizando rayos láser altamente enfocados en una cámara hiper evacuada", dijo el autor principal del experimento, el Dr. Mikkel Andersen, físico del Departamento de Física en la Universidad de Otago y el Centro Dodd-Walls para Tecnologías Fotónicas y Cuánticas.

"Combinamos lentamente las trampas que contienen los átomos, para producir interacciones controladas que medimos".

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 ver el proceso.

"Dos átomos por sí solos no pueden formar una molécula, se necesitan al menos tres para hacer química", dijo el coautor de los experimentos, el Dr. Marvin Weyland, investigador postdoctoral en la Universidad de Otago y el Centro Dodd-Walls para Tecnologías Fotónicas y Cuánticas.

Este trabajo es de hecho la primera vez que este proceso básico se estudia de forma aislada, y resulta que dio varios resultados sorprendentes, que los investigadores no se esperaban, debido a los datos obtenido en las mediciones anteriores sobre grandes nubes de átomos.

Los investigadores pudieron ver el resultado exacto de los procesos individuales y observaron un nuevo proceso en el que dos de los átomos abandonan juntos el experimento.


En esta imagen se muestra una nube atómica enfriada por láser, vista a través de una cámara de microscopio.

Hasta ahora, este nivel de detalle ha sido imposible de observar en experimentos con muchos átomos, pero nunca antes con un número tan reducido de átomos.

"Al trabajar a este nivel molecular, ahora sabemos más sobre cómo los átomos chocan y reaccionan entre sí", dijo el Dr. Weyland.

"Con el desarrollo, esta técnica podría proporcionar una forma de construir y controlar moléculas individuales de productos químicos particulares".

"Nuestra investigación trata de allanar el camino para poder construir a la escala más pequeña posible conocida; la escala atómica, y estoy encantado de ver cómo nuestros descubrimientos influirán en los avances tecnológicos en el futuro", dijo el Dr. Andersensaid.

Los resultados del experimento mostraron que tomó mucho más tiempo del esperado formar una molécula, en comparación con otros experimentos y cálculos teóricos, que actualmente son insuficientes para explicar este fenómeno.

Si bien los autores sugieren la existencia de mecanismos que pueden explicar la discrepancia entre las mediciones nuevas y las antiguas, ellos destacan la necesidad de nuevos desarrollos teóricos en esta área de la mecánica cuántica experimental.

Crédito de la segunda imagen: Universidad de Otago.

Referencia del documento científico:
L.A.Reynolds et al. 2020. Mediciones directas de la dinámica de colisión en triadas de átomos fríos. Phys. Rev. Lett 124 (7): 073401; doi: 10.1103 / PhysRevLett.124.073401

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