de los cinco estados en los que puede estar la materia, el condensado de Bose-Einstein es quizás el más misterioso. Los Gases, líquidos, sólidos y plasmas fueron bien estudiados durante décadas, si no siglos; los condensados de Bose-Einstein no se crearon en el laboratorio Hasta la década de 1990.
un condensado de Bose-Einstein es un grupo de átomos enfriados dentro de un pelo de cero absoluto. Cuando alcanzan esa temperatura, los átomos apenas se mueven uno con respecto al otro; casi no tienen energía libre para hacerlo., En ese punto, los átomos comienzan a agruparse y entran en los mismos estados de energía. Se vuelven idénticos, desde un punto de vista físico, y todo el grupo comienza a comportarse como si fuera un solo átomo.
para hacer un condensado de Bose-Einstein, se empieza con una nube de gas difuso. Muchos experimentos comienzan con átomos de rubidio. Luego lo enfrías con láseres, usando los haces para quitar energía de los átomos. Después de eso, para enfriarlos aún más, los científicos usan enfriamiento evaporativo., «Con a , se parte de un estado desordenado, donde la energía cinética es mayor que la energía potencial», dijo Xuedong Hu, profesor de física en la Universidad de Buffalo. «Lo enfrías, pero no forma una celosía como un sólido.»
en cambio, los átomos caen en los mismos estados cuánticos, y no se pueden distinguir entre sí. En ese momento, los átomos comienzan a obedecer lo que se llama estadística de Bose-Einstein, que generalmente se aplica a partículas que no se pueden distinguir, como los fotones.,
Theory& discovery
los condensados de Bose-Einstein fueron predichos teóricamente por Satyendra Nath Bose (1894-1974), un físico indio que también descubrió la partícula subatómica llamada por él, el bosón. Bose estaba trabajando en problemas estadísticos en la mecánica cuántica, y envió sus ideas a Albert Einstein. Einstein pensó que eran lo suficientemente importantes como para publicarlos. Igualmente importante, Einstein vio que las matemáticas de Bose-más tarde conocidas como estadísticas de Bose — Einstein-podrían aplicarse tanto a los átomos como a la luz.,
lo que los dos encontraron fue que normalmente, los átomos tienen que tener ciertas energías-de hecho, uno de los fundamentos de la mecánica cuántica es que la energía de un átomo u otra partícula subatómica no puede ser arbitraria. Esta es la razón por la que los electrones, por ejemplo, tienen «orbitales» discretos que tienen que ocupar, y por qué emiten fotones de longitudes de onda específicas cuando caen de un orbital, o nivel de energía, a otro. Pero enfríe los átomos a milmillonésimas de un grado de cero absoluto y algunos átomos comienzan a caer en el mismo nivel de energía, volviéndose indistinguibles.,
Es por eso que los átomos en un condensado de Bose-Einstein se comportan como «súper átomos.»Cuando uno trata de medir dónde están, en lugar de ver átomos discretos uno ve más una bola borrosa.
Todos los demás estados de la materia siguen el principio de exclusión de Pauli, llamado así por el físico Wolfgang Pauli. Pauli (1900-1958) fue un físico teórico Suizo Y estadounidense nacido en Austria y uno de los pioneros de la cuántica physics.It dice que los fermiones – los tipos de partículas que componen la materia-no pueden estar en estados cuánticos idénticos., Esta es la razón por la que cuando dos electrones están en el mismo orbital, sus espines tienen que ser opuestos para que sumen a cero. Eso a su vez es una razón por la que la química funciona de la manera que lo hace y una razón por la que los átomos no pueden ocupar el mismo espacio al mismo tiempo. Los condensados de Bose-Einstein rompen esa regla.
aunque la teoría decía que tales estados de la materia deberían existir, no fue hasta 1995 que Eric A. Cornell y Carl E., Wieman, ambos del Joint Institute for Lab Astrophysics (Jila) en Boulder, Colorado, y Wolfgang Ketterle, del Massachusetts Institute of Technology, lograron hacer uno, por el que obtuvieron el Premio Nobel de Física en 2001.
en julio de 2018, un experimento a bordo de la Estación Espacial Internacional enfrió una nube de átomos de rubidio a diez millones de grados por encima del cero absoluto, produciendo un condensado de Bose-Einstein en el espacio. El experimento también ahora tiene el récord del objeto más frío que conocemos en el espacio, aunque todavía no es la cosa más fría que la humanidad haya creado.