Una innovadora técnica de microscopía cuántica, desarrollada por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), ha logrado capturar las primeras imágenes de átomos interactuando entre sí en un estado de libertad. Este avance no solo ha permitido observar correlaciones entre partículas que previamente solo se habían predicho matemáticamente, sino que también abre la puerta a la exploración de fenómenos cuánticos nunca antes vistos. Los científicos involucrados en el experimento consideran que esta nueva forma de observar el mundo cuántico tiene un gran potencial para revelar comportamientos excéntricos de la materia.
Los investigadores implementaron un método que permite a una nube de átomos moverse e interactuar libremente. Utilizando una red de luz, «congelaron» su trayectoria durante una fracción de segundo. En ese preciso instante, las partículas quedaron suspendidas, y el equipo utilizó láseres de alta precisión para iluminarlas. La imagen ultrarrápida resultante capturó las posiciones exactas de los átomos, que se agrupaban de acuerdo a sus propiedades cuánticas.
Según los resultados publicados en la revista Physical Review Letters, los físicos utilizaron esta técnica para observar átomos bosónicos y fermiónicos. En su experimento, lograron que átomos de sodio se comportaran como bosones, lo que les permitió estudiar el condensado de Bose-Einstein, un estado de la materia en el que los átomos se alinean en una única entidad cuántica.
Las imágenes obtenidas representan un avance significativo en el ámbito de la investigación física. Ahora es posible estudiar este estado de la materia con la resolución de un solo átomo. “Podemos verlos en estas interesantes nubes de átomos y lo que hacen entre sí, lo cual es hermoso”, comentó un profesor de Física en el MIT, coautor del estudio.
Desafíos en la observación de átomos
La observación de átomos presenta múltiples desafíos, no solo debido a su diminuto tamaño (su diámetro es apenas una millonésima parte del grosor de un cabello), sino también porque su comportamiento e interacción están regidos por las leyes de la mecánica cuántica. Por ejemplo, no es posible conocer simultáneamente su posición y velocidad, lo que se conoce como el principio de incertidumbre de Heisenberg. Además, la ubicación de sus electrones solo puede inferirse a través de probabilidades.
Existen diversas técnicas para obtener imágenes de átomos mediante métodos indirectos. La más común consiste en emitir un haz láser sobre una nube de átomos, lo que permite a las computadoras reconstruir la “silueta” del cúmulo. Sin embargo, los autores del estudio señalan que estas técnicas están limitadas a analizar agrupaciones de átomos en lugar de