Tipografia

por Adolfo Trumper

Los premios Nobel 2001 en física, Eric A. Cornell y Carl E. Weiman de la Universidad de Colorado (USA) y Wolfgang Ketterle del Massachusetts Institute of technology (USA), lograron crear un nuevo estado de la materia -- la condensación de Bose-Einstein -- demostrando así una predicción teórica hecha por Albert Einstein en 1924. Utilizando técnicas experimentales muy sofisticadas de física atómica, tales como enfriamiento por laser, atrapamiento de átomos por medio de campos magnéticos y enfriamiento evaporativo, lograron la temperatura record de 0.000 000 02 grados Kelvin por encima del cero absoluto (-273 ° C), a la cual dicho fenómeno se manifiesta claramente. En el caso de Cornell y Weiman utilizaron un gas diluido de átomos de rubidio mientras que Ketterle lo hizo poco tiempo después con átomos de sodio.

Introducción general

La materia que nos rodea está compuesta por átomos que obedecen las leyes de la mecánica cuántica. A temperaturas normales éstas concuerdan con las nociones clásicas, y un gas se comporta como un conjunto de pelotas encerradas en una caja que continuamente se chocan unas con otras. A medida que disminuye la temperatura comienza a manifestarse el carácter cuántico de los átomos el cual puede clasificarse según su espín: fermiones si tienen espín semientero y bosones si tienen espín entero. Los fermiones son poco sociables y nunca dos de ellos pueden ocupar el mismo estado cuántico. Por el contrario, los bosones si son sociables y tienden a favorecer la ocupación múltiple de un mismo estado cuántico. Los átomos de sodio y rubidio utilizados en estos experimentos pertenecen a esta última familia de partículas.

A temperaturas normales (ambiente, por ejemplo), la diferencia entre ambos tipos de conducta social es apenas perceptible. Pero a temperaturas suficientemente bajas, tal como lo predijo Einstein, los bosones tienden a acumularse en el estado cuántico energéticamente más bajo conformando el llamado condensado de Bose-Einstein.

¿Qué es la condensación de Bose-Einstein ?

La condensación de Bose-Einstein es un fenómeno cuántico que se manifiesta a escalas macroscópicas. Este nuevo estado de la materia fue predicho por Albert Einstein en la década del 20 contemporáneamente al desarrollo de la mecánica cuántica. Einstein aplicó el nuevo concepto de estadística de Bose a un gas ideal de átomos idénticos que estaban en equilibrio térmico y encerrados en una caja.

nobel_fis

Un gas ideal de Bose es una colección de N partículas bosónicas no-interactuantes. Siguiendo las leyes de la mecánica cuántica estas partículas tienen una naturaleza ondulatoria que a ciertas temperaturas puede ser caracterizada por la longitud de onda de Broglie LB = (h2/2 pi mkBT)1/2, donde m es la masa de la partícula, T la temperatura del sistema, h la constante de Planck, y kB la constante de Boltzman. A altas temperaturas, cuando LB es más chica que la distancia entre partículas, las propiedades del gas están dominadas por el movimiento térmico de las mismas (ver figura) como si fueran partículas localizables.

Pero a medida que la temperatura desciende, LB toma valores grandes comparados con los de las distancias entre partículas y comienza a emerger el carácter ondulatorio de los átomos. Así, las diferentes ondas de materia pueden sentirse unas con otras y coordinar su estado produciendo la condensación de Bose-Einstein (ver figura). Se suele decir que se produce un superátomo ya que todo el sistema queda descripto por una única función de onda, exactamente como ocurre en un solo átomo. También se puede hablar de materia coherente como ocurre con la luz coherente en el caso de un láser.

Perspectivas

La condensación de Bose-Einstein se va perfilando como un nuevo campo de la Física donde el control del comportamiento cuántico de la materia a escala macroscópica abre un inmenso abanico de aplicaciones tales como el desarrollo de interferometría atómica ultraprecisa, la obtención de relojes atómicos mucho más estables que los actuales, y el empleo de láseres de átomos para diseñar nanoestructuras con extraordinaria precisión.

Recientemente el grupo de Colorado ha demostrado que en 85Rb es posible generar fuerzas atómicas repulsivas y atractivas produciendo la disolución del condensado, lo que permitiría reproducir condiciones extremas cruciales para comprender algunos procesos físicos que tienen lugar en el interior de las estrellas enanas, o incluso en la vecindad de los agujeros negros.

Por otro lado ya ha comenzado la carrera por la creación de gases de átomos fermiónicos cuánticamente degenerados, lo cual requiere también temperaturas ultrabajas. Si bien los fermiones se comportan completamente distinto a los bosones, parecen constituir una fuente igualmente excitante de la nueva física que se viene.

Fuentes utilizadas:
Physics World, volumen 12. Agosto (1999).
http://www.fcen.uba.ar/prensa/educyt.htm Número 171 (segunda parte).
Mayor información: 

Del 25 al 29 de noviembre pasado se realizó el XX Congreso Ibero Latinoamericano del Asfalto (XX CILA) en la ciudad de Guadalajara, México. Allí el docente e investigador de la FCEIA Dr. Ing. Fernando Martínez fue elegido como la máxima autoridad de estos Congresos para el período 2019-2025.

Leer más: Importante reconocimiento para un docente de la FCEIA

En noviembre pasado se realizó en Chennai, India el 9º Foro Mundial de Educación en Ingeniería (WEEF 2019) organizado por la Federación Internacional de Sociedades de Educación en Ingeniería (IFEES). Allí, se renovó el Comité Ejecutivo de IFEES siendo la ex decana de la FCEIA, Ing. María Teresa Garibay, elegida integrante del mismo.

Leer más: Docente de la FCEIA es Vicepresidenta de Capacity Building de IFEES

El pasado jueves 21 de noviembre se confirmó la continuidad de la Extensión Áulica de la FCEIA en la ciudad de Las Parejas. 

Leer más: Se consolidó la Extensión Áulica en la ciudad de Las Parejas

A través de un convenio firmado con el Ministerio de Seguridad de la Provincia de Santa Fe, la FCEIA dictará un curso vinculado a la capacitación en Siniestralidad Vial a los efectivos policiales que se desempeñan como peritos en los siniestros viales.

Leer más: Curso de siniestralidad vial para peritos policiales

El jueves 21 de noviembre se realizó el Acto de Colación de la Diplomatura en Gestión y Organización Catastral. La misma estuvo destinada  a los agentes que se desempeñan en dependencias y organismos de Catastro del Sector Público.

Leer más: Primeros graduados en la Diplomatura en Gestión y Organización Catastral

Andrés Alasia es estudiante de la Licenciatura en Física de la FCEIA y becario de la Fundación YPF. En agosto pasado participó del 6º Encuentro Anual de Becarios de la Fundación YPF y allí formó parte del equipo que ganó el Ideatón “Desafío Energético de la Argentina”. En reconocimiento, el grupo ganador realizó recientemente un viaje educativo a las instalaciones de YPF en Mendoza. 

Leer más: Alumno de la FCEIA participó de una visita a instalaciones de YPF

El pasado 19 de octubre se realizó el cierre de una capacitación que la Escuela de Posgrado y Educación Continua (EPEC) de la FCEIA brindó para 140 docentes de Centros de Formación Profesional de Santa Fe. 

Leer más: Finalizó capacitación a docentes de Centros de Formación Profesional

El pasado 18 de octubre se realizó en el salón de actos de la FCEIA el Acto Académico de Colación de Grado de la promoción 2018-2019 en donde se distinguió a los 344 nuevos/as profesionales.

Leer más: Se realizó el Acto Académico de Colación de Grado 2018-2019

El próximo viernes 25 de octubre comenzará a desarrollarse en la FCEIA una capacitación en perspectiva de género destinada a directivos, docentes y nodocentes. Serán en total tres viernes consecutivos de 18 a 22hs en la sede de Pellegrini 250 con una modalidad de taller. 

Leer más: Comienza en la FCEIA una capacitación en perspectiva de género