Por debajo del cero absoluto

2013/01/10 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Unos físicos de la Universidad de Munich han superado una supuesta barrera insalvable de la física: enfrían un gas de átomos de potasio a una temperatura inferior al cero absoluto. Para expresar la temperatura que han alcanzado utilizan kelvin negativos. Los expertos no están de acuerdo en si han superado el límite o han actuado con la definición de la temperatura, pero no cabe duda de que el creador de Munich abrirá nuevas puertas en la investigación.

Lord Kelvin no podía llegar a números negativos en la escala de Kelvin el XIX. Según investigó en el siglo XX. A medida que una materia se enfría, la energía disminuye y en ese proceso la energía llega a ser cero. Y Lord Kelvin se dio cuenta de que, probado con cualquier material, esto ocurre a la misma temperatura, a -273 ºC. Lord Kelvin le llamó cero absoluto y dijo que es imposible bajar de esa temperatura. Sin embargo, más tarde los físicos descubrieron que en el cero absoluto la energía de los átomos no es cero: la mecánica cuántica explicó que siempre tendrán una energía vibratoria mínima, el menor nivel de energía posible.

Lord Kelvin, sin embargo, no estudiaba los átomos individualmente sino el gigantesco conjunto de átomos o moléculas que llamamos gas.Cerca del cero absoluto, la mayoría de los átomos de este grupo tienen una mínima energía de vibración, pero hay pocos en un nivel energético más alto. La medida de la temperatura de un gas es la media de los estados de vibración de todos los átomos. En definitiva, la relación entre el mundo macroscópico, el gas, y el mundo nanoscópico, las moléculas, es compleja y ha sido aprovechada por los físicos de Munich para superar la insuperable barrera.

Los átomos de potasio del gas han sido atrapados en una red mediante un láser y han revolucionado la distribución de las energías de los átomos, es decir, han dejado unos pocos átomos con la energía mínima y a la mayoría les han dado una energía algo más alta. De esta forma se modifica la medida de la temperatura general para pasar a números negativos. Además, se ha producido un nuevo estado cuántico en estos átomos de potasio capturados, que han dado lugar a propiedades físicas muy raras en esta “temperatura negativa”, como el comportamiento inverso a la gravedad. Los investigadores afirman que también han visto en los átomos características similares a la materia oscura del universo.

En definitiva, se pueden extraer dos tipos de conclusiones de los resultados. Por un lado, que el valor negativo de la temperatura es sólo una consecuencia de los trucos cuánticos, y no que realmente han superado el límite del cero absoluto hacia abajo. La idea de Lord Kelvin sigue siendo correcta. Por otro lado, el experimento ha creado o al menos permite crear un nuevo estado de la materia con propiedades innovadoras que permitan explorar los gases de los átomos de potasio.