Page 238 - Quimica - Undécima Edición

QUÍMICA

en acción

Á
Átomos superenfriados
¿ Qué le sucede a un gas cuando se enfría hasta cerca del cero A pocas semanas del descubrimiento por el grupo de la
absoluto? Hace más de 70 años, Albert Einstein, al abundar Universidad de Colorado, un grupo de científi cos de la
sobre un trabajo realizado por el físico indio Satyendra Nath Universidad Rice, mediante técnicas similares, pudo producir un
Bose, predijo que a temperaturas extremadamente bajas los áto- CBE con átomos de litio y, en 1998, fue posible que los científi -
mos gaseosos de ciertos elementos se “fusionarían” o “conden- cos del Massachusetts Institute of Technology produjeran un
sarían” para formar una sola entidad y una nueva forma de CBE con átomos de hidrógeno. Desde entonces se han logrado
materia. A diferencia de los gases, líquidos y sólidos ordinarios, numerosos avances para entender las propiedades del CBE en
esta sustancia superenfriada, que se denominó condensado de general y los experimentos se han ampliado para abarcar los sis-
Bose-Einstein (CBE), no contendría átomos individuales debido temas moleculares. Se espera que los estudios del CBE aclaren
a que los átomos originales se encimarían unos sobre otros, sin las propiedades atómicas que aún siguen sin ser completamente
dejar espacio entre ellos. comprendidas (vea el capítulo 7) y los mecanismos de supercon-
La hipótesis de Einstein inspiró un esfuerzo internacional ductividad (vea el ensayo de “Química en acción” referente a este
para producir el CBE. Pero, como algunas veces sucede en la tema en el capítulo 11). Un benefi cio adicional podría ser el desa-
ciencia, la tecnología necesaria no estuvo disponible sino hasta rrollo de mejores equipos láser. Otras aplicaciones dependerán
hace muy poco tiempo y, por lo tanto, las investigaciones fueron del estudio adicional que se haga del mismo CBE. No obstante,
infructuosas. Los láser, que utilizan un proceso basado en otra el descubrimiento de una nueva forma de materia ha sido uno de
de las ideas de Einstein, no se diseñaron específi camente para la los logros científi cos más importantes del siglo xx.
investigación del CBE, pero se volvieron un instrumento crítico
para la realización de este trabajo.
Finalmente, en 1995, los físicos encontraron la evidencia
que desde hacía mucho tiempo estaban buscando. Un grupo en
la Universidad de Colorado fue el primero en anunciar sus éxi-
tos. Había creado un CBE mediante el enfriamiento de una
muestra de átomos de rubidio (Rb) gaseoso a cerca de 1.7 3
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10 K con la ayuda de una técnica denominada “enfriamiento
por láser” , proceso en el cual una luz láser se dirige a un haz de
átomos, a fi n de golpearlos de frente y desacelerarlos de manera
drástica. Los átomos de Rb se enfriaron aún más en una “melaza
óptica” que producía el cruce de seis láser. Los átomos más
lentos y fríos se atraparon en un campo magnético, en tanto que
los átomos con movimiento rápido, y “mayor temperatura”
escapaban, con lo que se eliminaba más energía del gas. En
estas circunstancias, la energía cinética de los átomos atrapados
era virtualmente de cero, lo que explica la temperatura extrema-
damente baja del gas. En este punto los átomos de Rb formaban
el condesado, tal como Einstein lo había pronosticado. A pesar
de que este CBE era invisible al ojo humano (medía sólo 5 3
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10 cm de largo), los científi cos pudieron capturar su imagen
en una pantalla de computadora al enfocar otro haz de láser
sobre él. El láser provocó que el CBE se desintegrara después de
unos 15 segundos, tiempo sufi ciente para registrar su existencia.
La fi gura muestra la distribución de velocidades de
Maxwell* de los átomos de Rb a esta temperatura. Los colores
indican el número de átomos con la velocidad especifi cada por
los dos ejes horizontales. Las porciones azules y blancas repre-
sentan los átomos que se han fusionado para formar el CBE.
Distribución de velocidad de Maxwell de átomos de Rb a aproximadamente
27
1.7 3 10 K. La velocidad aumenta del centro (cero) hacia afuera a lo largo
* La distribución de la velocidad difi ere de la distribución de la rapidez en que la
de los dos ejes. El color rojo representa el número más bajo de átomos de
velocidad tiene tanto magnitud como dirección. Por lo tanto, la velocidad tiene
Rb y el blanco el más alto. La velocidad promedio en la región blanca es
valores, tanto positivos como negativos, pero la rapidez puede tener sólo valores
de aproximadamente 0.5 mm/s.
cero o positivos.
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