Las Moléculas Alcanzan La Temperatura Más Fría

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Los físicos han enfriado las moléculas de potasio de sodio a solo un poco por encima del cero absoluto, más frío que el resplandor del big bang.

Los físicos han enfriado las moléculas hasta un punto por encima del cero absoluto, más frío que el resplandor del Big Bang.

Los científicos han creado tales átomos superchillados, estas son las moléculas más frías (que son dos o más átomos conectados químicamente) jamás creadas, dijeron los científicos. El logro podría revelar la extravagante física que se cree que ocurre a temperaturas increíblemente frías.

A temperaturas normales todos los días, los átomos y las moléculas crecen a velocidades súper rápidas a nuestro alrededor, incluso chocando entre sí. Sin embargo, suceden cosas extrañas cuando la materia se pone extremadamente fría. Y los físicos pensaron que estas partículas dejarían de resquebrajarse y chocar como individuos, y en cambio se comportarían como un solo cuerpo. Se pensó que el resultado era estados exóticos de materia nunca antes observados. [Los 9 mayores misterios sin resolver en la física]

Para explorar este escenario frío, un equipo del MIT, dirigido por el físico Martin Zwierlein, enfrió un gas de sodio y potasio utilizando láseres para disipar la energía de las moléculas de gas individuales. Enfriaron las moléculas de gas a temperaturas tan bajas como 500 nanokelvins, solo 500 mil millonésimas de grado por encima del cero absoluto (menos 459.67 grados Fahrenheit, o menos 273.15 grados Celsius). Eso es más de un millón de veces más frío que el espacio interestelar. (La densidad del gas en su experimento era tan pequeña que podría calificarse de casi vacío en la mayoría de los lugares).

Encontraron que las moléculas eran bastante estables, y tendían a no reaccionar con otras moléculas a su alrededor. También encontraron que las moléculas mostraron fuertes momentos dipolares, que son las distribuciones de cargas eléctricas en una molécula que gobiernan cómo atraen o repelen otras moléculas.

El sodio y el potasio no suelen formar compuestos: ambos están cargados positivamente, por lo que generalmente se repelen entre sí, y son atraídos por elementos como el cloro, que produce sal de mesa (NaCl) o cloruro de potasio (KCl). El equipo del MIT utilizó la evaporación y luego los láseres para enfriar las nubes de los átomos individuales. Luego aplicaron un campo magnético para que se unieran y formaran moléculas de sodio y potasio.

Luego, utilizaron otro conjunto de láseres para enfriar una molécula de sodio y potasio. Un láser se ajustó a una frecuencia que coincidía con el estado de vibración inicial de la molécula, y el otro coincidía con su estado más bajo posible. La molécula de sodio y potasio absorbió la energía más baja de un láser y emitió energía al láser de frecuencia más alta. El resultado fue un estado de muy baja energía y una molécula extremadamente fría.

La molécula aún no era tan estable como los productos químicos de uso diario, durando solo 2.5 segundos antes de que se rompiera, pero es mucho tiempo cuando se trata de condiciones extremas como esta. Es un paso para enfriar las moléculas aún más, para ver algunos de los efectos mecánicos cuánticos que predicen las teorías. Dichos efectos se han demostrado en sustancias de un solo átomo como el helio, pero nunca en las moléculas, que son más complicadas a medida que giran y vibran. Por ejemplo, el helio súper frío se convierte en un líquido sin viscosidad, un superfluido. Teóricamente, las moléculas también podrían entrar en estados tan exóticos.

El estudio fue publicado en la edición del 22 de mayo de la revista Physical Review Letters.

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