Condensado de Bose-Einstein

La materia puede ser encontrada en varios estados de agregación, entre ellos podemos encontrar el estado sólido, gaseoso y líquido, sin embargo, existen otros tipos de estados que son menos conocidos, uno de ellos se conoce con el nombre de condensado de Bose-Einstein, considerado por muchos químicos, científicos y físicos como el quinto estado de la materia.

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¿Qué es el condensado de Bose-Einstein?

El condensado de Bose-Einstein es un tipo de estado de agregación que puede tener la materia que se forma por una serie de bosones súper enfriados que alcanzan el cero absoluto y en donde la mayor parte de estos bosones se encuentran en el estado cuántico más bajo que pueda ser alcanzado.

Características del condensado de Bose-Einstein

Como se mencionaba con anterioridad, no solamente existen los tres estados básicos de la materia, líquido, sólido y gaseoso, por el contrario, existe un cuarto y un quinto estado plasmáticos e ionizados. El condensado de Bose-Einstein es uno de estos estados y tiene varias características entre las cuales se mencionan las siguientes:

• Es un estado de agregación compuesto por una serie de bosones los cuales son partículas elementales.
• Es considerado como el quinto estado de agregación que puede presentar la material.
• Se observó por primera vez en el año 1995, por lo que es bastante nuevo.
• Tiene un proceso de condensación que se aproxima al cero absoluto.
• Tiene super fluidez lo que significa que tiene la capacidad de la materia para poder eliminar la fricción.
• Tiene super conductividad la cual es la resistencia eléctrica nula.
• Se conoce también con el nombre de cubo de hielo cuántico.

Quién lo descubrió

Este estado de la materia fue descubierto por los físicos Albert Einstein y Satyendra Nath Bose, quienes lograron con anterioridad predecirlo en el año 1924. En ese momento, la teoría presentaba dos dificultades importantes, la primera de ellas estaba relacionad con la producción de temperaturas bajas que se encontraban cerca del cero absoluto, la segunda se relacionaba con la creación del gas en las partículas subatómicas.

Gracias a dos avances importantes que se dieron en el año 1995, estos avances fueron los siguientes:

• Los físicos Cohen-Tannoudji, Steven Chu y William D. Phillips lograron descubrir la luz láser que era capaz de poder atraer los átomos cuando se disminuía la velocidad del movimiento y, cuando los enfriaba, se alcanzaba temperaturas que eran muy cercanas al cero absoluto.
• Los físicos Eric A. Cornell y Carl Wieman quienes trabajaban en la Universidad de Colorado, lograron agrupar un total de 2.000 átomos individuales en un solo grupo llamado “súper átomo” el cual se convertiría en lo que se conocía como condensado de Bose-Einstein.

Historia

En el año 1920, Albert Einstein y Satyendra Bose publicaron un artículo compartido que hablaba sobre los fotones de luz y sobre sus propiedades. En este artículo, describían una serie de reglas que lograban determinar si dos fotones podían ser considerados como idénticos. A esto le llamaron “condensado de Bose-Einstein”. Sin embargo, su existencia no pudo ser totalmente comprobada hasta hace unos años cuando se pudo enfriar una muestra a temperaturas extremadamente bajas y con ello, pudieron comparar las ecuaciones.

En el año 1995, Erick Cornell, Carlo Wieman y Wolfgang Ketterle lograron utilizar varias técnicas experimentales relacionadas con la física atómica y con esto, alcanzaron una temperatura de 0.00000002 grados Kelvin superando el cero absoluto.

Propiedades

El condensado de Bose-Einstein es muy similar a la luz láser y por esta razón, tienen la propiedad de poder comportarse de una forma uniforme. Sus átomos de baja energía pueden fusionarse para poder formar una masa que se caracteriza por ser densa. Además, debido a que la velocidad de las partículas es muy baja, la interacción que se da entre ellas es también muy débil.

Aplicaciones del condensado de Bose-Einstein

Este nuevo estado de la materia tiene varias aplicaciones, algunas de ellas se mencionan a continuación:

• Es utilizado en la creación de nano estructuras que tienen una gran precisión.
• Sirve para poder detectar la intensidad que tiene el campo gravitatorio.
• Es usado en la fabricación de relojes atómicos que resultan tener una mayor y mejor precisión y que además son mucho más estables.
• Con este estado, es posible realizar una serie de estudios para determinar los fenómenos cosmológicos.
• Otra de sus aplicaciones es en el conocimiento de la mecánica cuántica para la realización de experimentos complejos que tengan un carácter no lineal.

Importancia

La importancia de este condensado se basa principalmente en que hace posible que las aplicaciones del mismo sean utilizadas en el campo de la computación cuántica, en la obtención de láseres que trabajan por medio de un pulso atómico y en la sustitución de los fotones que poseen los láseres actuales por haces atómicos que resultan ser más uniformes.

Ejemplos del condensado de Bose-Einstein

Algunos ejemplos donde se ha puesto en práctica el condensado de Boise-Einstein son los siguientes:

• En la superconductividad
• Superfluidez
• En los efectos cuánticos del macroscopio óptico
• En la reducción de la velocidad de la luz
• En la precisión de los relojes atómicos

Presencia en la cultura popular

En la actualidad, el condensado de Boise-Einstein está en constante estudio. Muchos científicos actuales se enfocan en la búsqueda de formas para poder utilizar los sistemas para el procesamiento de la información cuántica. Muchos grupos están trabajando en la obtención de diferentes formas de empezar a trabajar con él, y para lograr separar los átomos de alguna manera, y luego manipularlos para hacer operaciones simples de computación cuántica.

Además, se trabaja en el uso de condensados de Bose para simular sistemas de materia condensada. Esto con el objetivo de crear de una forma más sencilla un «entramado óptico» a partir de un patrón de interferencia de múltiples rayos láser en un sólido. La gran ventaja de los sistemas de condensado y las redes ópticas sobre los sistemas reales de materia condensada es que son más fáciles de ajustar.