Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/259/18
Ciudad de México, 12 de noviembre de 2018

• Se trata de un gas muy diluido a temperaturas ultrafrías, las más bajas del Universo creadas en laboratorio.
• Con este resultado, obtenido la noche del 24 de octubre del presente año, México se coloca a la vanguardia de la investigación global en materia ultrafría.

El equipo de investigadores y estudiantes que produjeron el BEC mexicano forma parte del Laboratorio de Materia Ultrafría del Instituto de Física y del Laboratorio Nacional de Materia Cuántica: Materia Ultrafría e Información Cuántica (LANMAC).
Foto: Cortesía del IFUNAM.
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Investigadores del Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México (IFUNAM) lograron producir el primer condensado de Bose-Einstein (BEC, por sus siglas en inglés) de México, el cual consiste en un gas muy diluido que se encuentra a una temperatura bajísima, es decir, a una pequeñísima fracción por arriba del cero absoluto.

El condesado de Bose-Einstein es uno de los estados de la materia que menos se conoce pues las bajísimas temperaturas a las que se encuentra no ocurren de manera natural y solo pueden ser alcanzadas en laboratorios especializados.

El equipo de investigadores y estudiantes que produjeron el BEC forma parte del Laboratorio de Materia Ultrafría del Instituto de Física y del Laboratorio Nacional de Materia Cuántica: Materia Ultrafría e Información Cuántica (LANMAC), inaugurado en junio de este año, y cuyo principal objetivo es desarrollar investigación de vanguardia sobre aspectos básicos y aplicados relacionados con sistemas cuánticos ópticos y materiales.

El cero absoluto es la temperatura más baja permitida por las leyes de la física y corresponde a -273.15 grados Celsius. Este primer BEC mexicano se encuentra muy cercano a esa temperatura: 0.00000002 grados arriba del cero absoluto.

“Esto quiere decir que en el Instituto de Física se logró llegar a una pequeñísima fracción arriba de ese límite físico. Este régimen de temperaturas es tan bajo que, hasta donde se sabe, no ocurre de manera natural en ninguna otra parte del Universo. Por este motivo, nos aventuramos a decir que las temperaturas más bajas del Universo se encuentran en nuestro planeta, en laboratorios como el nuestro”, afirmó Jorge Seman, responsable del Laboratorio de Materia Ultrafría del IFUNAM, en conferencia de prensa.

Un nuevo estado de la materia
Entre 1924 y 1925, el hindú Satyendra Nath Bose y el alemán Albert Einstein predijeron por primera vez la existencia de un peculiar estado de la materia que ocurriría en un gas diluido llevado a temperaturas muy bajas, y en el que las propiedades cuánticas de los átomos se manifestarían a escala macroscópica.

Fue en 1995 cuando los investigadores Eric Cornell y Carl Wieman, y de manera independiente, Wolfgang Ketterle lograron crear ese nuevo estado de agregación, lo cual les valió el Premio Nobel de Física en 2001.

En un condensado de Bose-Einstein todos los átomos de gas son llevados al estado de mínima energía posible, lo cual tiene como consecuencia que todos ellos se comporten exactamente de la misma forma: de manera colectiva y coherente, como si fueran uno solo (condensado).

En busca del comportamiento cuántico
La forma en que se agregan los átomos de los gases ultrafríos es lo que los hace tan interesantes, pues exhiben propiedades cuánticas a escala macroscópica, que usualmente solo se observan en el mundo de los átomos y de las moléculas individuales.

Esto los hace sistemas físicos interesantísimos pues constituyen una ventana única para entender las leyes de la mecánica cuántica y el funcionamiento microscópico del Universo. En particular, los físicos del LANMAC están interesados en estudiar el fenómeno de la “superfluidez”, en el cual la viscosidad del gas desaparece y éste puede fluir sin ninguna resistencia, dando origen a efectos que aún no están del todo entendidos. En especial, el caso en el que el superfluido presenta turbulencia es un probelma que se encuentra aún abierto y que será explorado en detalle en este laboratorio.

“Con este resultado abrimos una línea de investigación que hasta el momento estaba completamente inexplorada, de manera experimental, en nuestro país, colocando a la UNAM a la vanguardia en una activa área de investigación de la física contemporánea”, dijo Seman.

Rocío Jáuregui, investigadora del IFUNAM y responsable técnica del LANMAC, señaló que este primer BEC mexicano es una de las primeras grandes aportaciones del laboratorio que “representa un esfuerzo nacional para acceder a sistemas de alto control cuántico”. El LANMAC está conformado por decenas de físicos teóricos y experimentales de los institutos de Física y Ciencias Nucleares de la UNAM; del Instituto de Física de San Luis Potosí; del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores campus Monterrey; del Instituto Nacional de Astrofísica Óptica y Electrónica; y del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, entre otros.

La producción del BEC ocurrió en la noche del 24 de octubre gracias al trabajo de los investigadores del IFUNAM Jorge Seman y Jackson Poveda, así como del investigador post-doctoral Ricardo Colín y los estudiantes Manuel Mendoza y Eduardo Padilla (posgrado); y Diego Hernández y Andrés Sandoval (licenciatura).

Con información del Instituto de Física de la UNAM.