La carrera por el cero absoluto: el enfriamiento por láser

Incluido en: El calor

El enfriamiento por láser

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Resumen

En general, los láseres se asocian con la producción de un calor intenso pero algunos científicos los han utilizado para alcanzar las temperaturas más bajas jamás registradas. ¿Han podido alcanzar el cero absoluto?

Claves de aprendizaje

  • El cero absoluto es 0 K o -273,15 °C.
  • Los científicos han usado láseres para intentar llegar al cero absoluto.
  • Los fotones de un láser enfrían los materiales al reducir la velocidad de sus átomos.
  • Actualmente, los físicos siguen trabajando para obtener temperaturas aún más cercanas al cero absoluto.

La casi totalidad de los temas cuenta con un pack de materiales de aprendizaje dirigidos tanto al docente como a los alumnos. Entre los recursos incluidos hay bloques con ampliación de las preguntas formuladas, diagramas etiquetados y mudos así como diversas imágenes asociadas. Puedes descargarte todos estos recursos bien en una carpeta zip o bien uno o a uno.

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En general, los láseres se asocian con la producción de un calor intenso, pero algunos científicos los han utilizado para alcanzar las temperaturas más bajas jamás registradas en la Tierra... el cero absoluto.

Cero absoluto = 0 K o -273,15 °C

La temperatura a la que los átomos de la materia dejan de moverse.

En los experimentos realizados a principios del siglo XX con gases licuados como hidrógeno y helio, los científicos consiguieron temperaturas de 4 °C sobre el cero absoluto.

Pero a finales del siglo XX, un nuevo método permitió establecer nuevos mínimos.

el enfriamiento por láser

Wolfgang Ketterle, MIT, EE.UU. - «Entre finales de 1991 y principios de 1992 tuvimos la idea de que disponiendo los rayos láser de forma diferente podríamos enfriar los átomos a una mayor densidad. Aquello funcionó y fue el punto de partida».

Los fotones del láser enfrían los materiales y extraen energía de su movimiento atómico.

El movimiento de los átomos se frena y se reduce su temperatura.

Enfriamiento por láser: fotones colisionan con átomos del gas, se reduce la velocidad media de los átomos, a menor velocidad, menor temperatura.

Ketterle no fue el único que utilizó este método.

En Bolder, Colorado, Eric Cornell y Carl Wieman emplearon una técnica similar de enfriamiento por láser... y recurrieron al enfriamiento por evaporación para reducir aún más la temperatura.

Para que algunas sustancias pasen de estado líquido a gaseoso se requiere energía, y esta pérdida de energía enfría aún más el líquido.

Eric Cornell, Universidad de Colorado, EE.UU. - «Mantenemos los átomos confinados en una especie de vasija magnética. Los átomos empiezan a moverse rápidamente en el interior de la vasija. Los más calientes tienen energía suficiente para ascender por el lateral de la vasija y salirse fuera, llevándose consigo mucha más energía de la que les correspondería. Los átomos que permanecen en el interior de la vasija van perdiendo energía, por lo que se mueven cada vez más despacio y comienzan a amontonarse en el fondo».

La carrera entre los equipos de Colorado y del MIT fue muy reñida pero, en junio de 1995, Cornell y Wieman enfriaron el rubidio hasta 170 milmillonésimas de grado por encima del cero absoluto.

Ganaron al equipo del MIT por cuestión de semanas.

Los esfuerzos de ambos grupos se vieron recompensados en 2001, año en el que compartieron el Premio Nobel de Física.

Dos años después, Ketterle alcanzó una temperatura incluso más baja: menos de una milmillonésima de grado por encima del cero absoluto.

Puede que sea imposible bajar aún más la temperatura, pero Ketterle y otros físicos siguen esforzándose para alcanzar ese límite.


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