Física - Optica

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FISICA NUCLEAR

La investigación atómica ayudara a detectar volcanes y océanos

26/07/2002

Los estudios avanzados sobre ondas de átomos ultra-fríos podrían llevarnos a desarrollar láseres de átomos que nos ayudarían a predecir erupciones volcánicas en la Tierra o a levantar mapas de un posible océano situado bajo la capa de hielo que cubre a la luna Europa.

Los científicos de la Rice University han creado solitones muy especiales, paquetes ordenados de ondas que mantienen su forma y energía. Normalmente, cuando se forma una onda, ya sea de agua, luz o átomos, tiende a dispersarse a medida que viaja. Sin embargo, una onda solitón mantiene una forma perfecta sin dispersarse.

Los solitones de la Rice University están hechos de átomos, y podrían ser utilizados en láseres avanzados (láseres que emplean átomos en vez de fotones de luz). Randall Hulet, uno de los miembros del equipo de investigación, dice que estos dispositivos podrían tener muchas aplicaciones, algunas aún no imaginadas, como ocurrió con los láseres de luz.

Por ejemplo, los láseres de átomos podrían mejorar nuestros instrumentos para estudiar las variaciones gravitatorias, lo que ayudaría a localizar y medir masas de agua subterránea, minerales, petróleo, cuevas o magma volcánico.

Lute Maleki, del Quantum Gravity Gradient Project, en el Jet Propulsion Laboratory, cree que con ellos podrían desarrollarse sensores mejorados para estudiar la Tierra y los diversos objetos del sistema solar. Gracias a su participación, se obtendrían mapas tridimensionales de las estructuras subterráneas, de gran utilidad para estudios geológicos. Así, midiendo los niveles del magma en el subsuelo los científicos podrían predecir las erupciones volcánicas. Incluso podríamos enviar una sonda hacia la luna Europa, situada alrededor de Júpiter, y examinar las características del océano líquido que se cree podría hallarse bajo su costra helada.

Los láseres de átomos podrían ser usados también en otros campos. Por ejemplo, para proporcionar una navegación giroscópica extremadamente precisa, tanto en vehículos aéreos como espaciales, para conseguir que los ordenadores sean más veloces (los láseres podrían escribir directamente sobre los chips), etc.

La primera observación registrada de una onda solitón se produjo en 1834, cuando un hombre en Escocia vio a una barca detenerse súbitamente en un canal. Ello creó una gran onda en arco que viajó a 13 km/h sin menguar o dispersarse. El hombre siguió la onda sobre su caballo durante casi 2 km hasta que la perdió de vista.

Hulet y su equipo confinaron átomos de litio dentro de campos magnéticos, los enfriaron con láseres hasta una temperatura 1.000 millones de veces inferior a la ambiental, y los confinaron de nuevo merced a un estrecho rayo de luz que los empujó en una formación en fila india. Los átomos crearon entonces un tipo de materia conocida como "condensado de Bose-Einstein", un estado cuántico donde las leyes clásicas de la física no son válidas y nuevos comportamientos gobiernan a los átomos. En vez de golpearse entre ellos y rebotar, los átomos se unieron entre sí y actuaron como una sola entidad. El equipo observó un "tren de solitones" de ondas múltiples.