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¿"Dividen" átomo?               

Aleida Rueda
27/jul/2012

Hace unas semanas, científicos de la Universidad de Bonn, en Alemania, reportaron haber "separado lo inseparable": lograron mantener un solo átomo de manera simultánea en dos lugares separados por más de diez micrómetros, o una centésima de milímetro (que es una enorme distancia para un átomo), y luego, lo juntaron de nuevo.

La noticia, a raíz del artículo publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), fue retomado por varios medios de comunicación y reportado, en varios casos, como una hazaña que había sido imposible de lograr antes: "dividir un átomo en dos (de cesio, en este caso) con el uso de la mecánica cuántica".


Imagen 1. Titulares como éste aparecieron a raíz del boletín de prensa de la Universidad de Bonn.

Parte de este argumento se recoge en la Grecia antigua, cuando aparece el término “átomo” para definir las entidades infinitamente pequeñas que, justamente, no se podían dividir.

No obstante, en el siglo pasado se estableció que eso que se conoce con el nombre de átomo está constituido por otras partículas (núcleo y electrones). De manera que el adjetivo ‘indivisible’ dejó de ser totalmente correcto.

Por otra parte, de acuerdo con el investigador del IFUNAM, Eugenio Ley Koo, desde hace muchos años es perfectamente posible separar los átomos en sus componentes. "A través de la fotoionización, por ejemplo, se pueden separar los electrones de cualquier átomo sucesivamente hasta dejar al núcleo por sí mismo".

Sin embargo, la separación que lograron los investigadores de Bonn es distinta. Según lo reportan en su artículo en PNAS, utilizaron "un interferómetro atómico operando con átomos individuales atrapados, donde los paquetes de onda de las partículas se controlan a través de potenciales dependientes de su spín".

Se trata pues de un experimento de control que consiste en la manipulación de los átomos individuales a través de pulsos de luz láser que pueden provocar diferentes acciones tales como desplazamientos espaciales o cambios en los espines.

Para entender la separación hay que saber que el átomo está en una superposición de dos estados de espín. Al pasarlo por el interferómetro, éste detecta al átomo y le envía el pulso de luz que resulta en una señal binaria pues "los dos componentes del espín se mueven de forma coherente en función de su estado", reportan los científicos.

Es lo que se conoce como entrelazamiento, una condición en la que los estados sistemas cuánticos se pueden correlacionar íntimamente.

En este caso, "el átomo de cesio se prepara en un estado entrelazado en sus dos grados de libertad: de posición y de orientación, que resulta en una superposición de átomo a la izquierda con espín hacia arriba y de átomo a la derecha con espín hacia abajo", dice Ley Koo.

"El átomo tiene algo parecido a una personalidad múltiple", explica Andreas Steffen, uno de los autores del estudio. "Una mitad de él está a la derecha, una mitad a la izquierda y, sin embargo, todavía es un entero".

Los mismos investigadores le llaman átomo con "personalidad desdoblada". Aunque no con ese nombre, este fenómeno es bien conocido en mecánica cuántica, dice Ley Koo. "La luz muestra comportamiento ondulatorio y comportamiento corpuscular. El electrón, los átomos, las partículas elementales, etcétera, también muestran ambos comportamientos".

"Si hablamos de personas, uno puede ser muy bueno para hacer experimentos pero eso no quita que uno no pueda hacer una buena comida, no están excluidas una con la otra".

Se deduce entonces que el asunto de "dividir a un átomo en dos" es una forma imprecisa de decir lo que sí se hizo: a partir de la manipulación de átomos individuales, se siguió la variación de sus estados entrelazados (posición y orientación) en función de dos posibilidades de espacio y tiempo.

No se trata pues de una división de átomos tal cual, "sólo es cuestión que tengamos un sistema cuántico en el que se pueda controlar y mantener el entrelazamiento", apunta el físico.

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