A través de un rayo láser, es posible la polarización de los átomos para que puedan cargarse positivamente por un lado y negativamente por el otro. Como resultado, se atraen entre sí, creando un estado de enlace único que es significativamente más débil que el enlace entre dos átomos en una molécula específica pero cuantificable. El rayo láser, que se puede considerar como una "molécula" de luz y materia, en cierto modo le da a los átomos polarizados el poder de atraerse entre sí.
Este fenómeno ha sido anticipado teóricamente durante mucho tiempo, pero los investigadores del Universidad de Innsbruck y el Centro de Viena para la Ciencia y Tecnología Cuántica (VCQ) en Universidad Tecnológica de Viena Ahora han logrado la primera medición de esta conexión atómica inusual. Crearon un estado de enlace muy especial entre los átomos en el laboratorio por primera vez. Esta interacción se puede usar para manipular átomos muy fríos y también puede afectar la forma en que se forman las moléculas en el espacio.
El profesor Philipp Haslinger, cuya investigación en el Atominstitut de TU Wien cuenta con el apoyo del programa FWF START, dijo: “En un átomo eléctricamente neutro, un núcleo atómico cargado positivamente está rodeado por electrones cargados negativamente, que rodean el núcleo atómico como una nube. Si ahora enciende un campo eléctrico externo, esta distribución de carga cambia un poco”.
"La carga positiva se desplaza ligeramente en una dirección, la carga negativa ligeramente en la otra dirección, el átomo de repente tiene un lado positivo y otro negativo, polarizados".
Es posible crear un efecto de polarización con luz láser ya que la luz es solo un campo electromagnetico que cambia rápidamente. La luz polariza todos los átomos (cuando se colocan uno al lado del otro) de la misma manera: positivo a la izquierda y negativo a la derecha, o viceversa. En ambos casos, dos átomos vecinos giran cargas diferentes entre sí, creando una fuerza entre ellos.
Mira Maiwöger de TU Wien, la primera autora de la publicación, dijo: “Esta es una fuerza de atracción muy débil, por lo que hay que experimentar con mucho cuidado para poder medirla. Si los átomos tienen mucha energía y se mueven rápidamente, la fuerza de atracción desaparece inmediatamente. Por eso se utilizó una nube de átomos ultrafríos”.
Mira Maiwöger de TU Wien, la primera autora de la publicación, dijo: “Esta es una fuerza de atracción muy débil, por lo que hay que experimentar con mucho cuidado para poder medirla. Si los átomos tienen mucha energía y se mueven rápidamente, la fuerza de atracción desaparece inmediatamente. Por eso se utilizó una nube de átomos ultrafríos”.
Los científicos utilizaron una técnica en la que primero capturaron y luego enfriaron los átomos en una trampa magnética en un chip atómico. Luego, los átomos se liberan en caída libre después de apagar la trampa. A pesar de ser “ultrafría”, con una temperatura de menos de una millonésima de Kelvin, la nube de átomos tiene suficiente energía para crecer durante el otoño. Sin embargo, este crecimiento de la nube atómica se ralentiza si los átomos se polarizan con un rayo láser durante esta fase, creando una fuerza de atracción entre ellos. Así se mide la fuerza de atracción.
Matthias Sonnleitner, quien sentó las bases teóricas para el experimento, dijo: “Polarizar átomos individuales con rayos láser no es nada nuevo. Sin embargo, lo crucial de nuestro experimento es que hemos tenido éxito por primera vez en la polarización de varios átomos juntos de forma controlada, creando una fuerza de atracción medible entre ellos”.
philipp haslinger dijo, “Esta fuerza de atracción es una herramienta complementaria para controlar los átomos fríos. Pero también podría ser importante en astrofísica: en la inmensidad del espacio, las pequeñas fuerzas pueden desempeñar un papel importante. Aquí pudimos demostrar por primera vez que la radiación electromagnética puede generar una fuerza entre los átomos, lo que puede ayudar a arrojar nueva luz sobre escenarios astrofísicos que aún no se han explicado”.
Referencia de la revista:
- Mira Maiwöger, Matthias Sonnleitner et al. Observación de fuerzas dipolo-dipolo inducidas por la luz en gases atómicos ultrafríos. física Rev X 12, 031018 – Publicado el 27 de julio de 2022. DOI: 10.1103 / PhysRevX.12.031018
