Por baixo do cero absoluto

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

• Fisika

Uns físicos da Universidade de Munich superaron una suposta barreira insalvable da física: arrefrían un gas de átomos de potasio a unha temperatura inferior ao cero absoluto. Paira expresar a temperatura que alcanzaron utilizan kelvin negativos. Os expertos non están de acordo en si superaron o límite ou actuaron coa definición da temperatura, pero non cabe dúbida de que o creador de Munich abrirá novas portas na investigación.

Lord Kelvin non podía chegar a números negativos na escala de Kelvin o XIX. Segundo investigou no século XX. A medida que una materia arrefríase, a enerxía diminúe e nese proceso a enerxía chega a ser cero. E Lord Kelvin deuse conta de que, probado con calquera material, isto ocorre á mesma temperatura, a -273 ºC. Lord Kelvin chamoulle cero absoluto e dixo que é imposible baixar desa temperatura. Con todo, máis tarde os físicos descubriron que no cero absoluto a enerxía dos átomos non é cero: a mecánica cuántica explicou que sempre terán una enerxía vibratoria mínima, o menor nivel de enerxía posible.

Lord Kelvin, con todo, non estudaba os átomos individualmente senón o xigantesco conxunto de átomos ou moléculas que chamamos gas.Cerca do cero absoluto, a maioría dos átomos deste grupo teñen una mínima enerxía de vibración, pero hai poucos nun nivel enerxético máis alto. A medida da temperatura dun gas é a media dos estados de vibración de todos os átomos. En definitiva, a relación entre o mundo macroscópico, o gas, e o mundo nanoscópico, as moléculas, é complexa e foi aproveitada polos físicos de Munich paira superar a insuperable barreira.

Os átomos de potasio do gas foron atrapados nunha rede mediante un láser e revolucionaron a distribución das enerxías dos átomos, é dicir, deixaron uns poucos átomos coa enerxía mínima e á maioría déronlles una enerxía algo máis alta. Desta forma modifícase a medida da temperatura xeral paira pasar a números negativos. Ademais, produciuse un novo estado cuántico nestes átomos de potasio capturados, que deron lugar a propiedades físicas moi raras nesta “temperatura negativa”, como o comportamento inverso á gravidade. Os investigadores afirman que tamén viron nos átomos características similares á materia escura do universo.

En definitiva, pódense extraer dous tipos de conclusións dos resultados. Por unha banda, que o valor negativo da temperatura é só una consecuencia dos trucos cuánticos, e non que realmente superaron o límite do cero absoluto cara abaixo. A idea de Lord Kelvin sigue sendo correcta. Doutra banda, o experimento creou ou polo menos permite crear un novo estado da materia con propiedades innovadoras que permitan explorar os gases dos átomos de potasio.