Científicos crean un polarón de Rydberg, átomos llenos de átomos

Este nuevo ensamblaje, descubierto por un equipo internacional de físicos, tiene un nombre: el polarón de Rydberg.

No va a verlo en un arma o combustible en el corto plazo, pero definitivamente subvierte una comprensión bastante básica de cómo se comportan los átomos.

“No es lo que aprende en química”, le dijo a Gizmodo el autor del estudio, Thomas Killian, físico de la Universidad de Rice. “Es un mecanismo nuevo que solo se ha estudiado en los últimos cinco años”.

Las temperaturas ultrafrías reducen la velocidad de los átomos hasta casi detenerlos, y pueden revelar algunas propiedades físicas extrañas e importantes (como los efectos cuatridimensionales, los cristales temporales y los supersólidos, por nombrar algunos).

Estos átomos, como todos los átomos, aparecen como núcleos centrales rodeados de electrones.

No puede determinar exactamente dónde está un electrón; estas partículas se organizan en una serie de ubicaciones más probables, organizadas de la menor a la mayor cantidad de energía requerida para llegar allí.

Es casi como si el electrón se esparciera en una nube, ocupando el espacio de estos niveles de energía.

En este experimento, los investigadores enfriaron una colección de átomos de estroncio justo por encima del cero absoluto con un láser.

Le dieron a un solo átomo algo de energía extra, empujando el electrón a un estado de muy alta energía, llamado estado de Rydberg, donde la ubicación probable del electrón está muy lejos del núcleo.

El átomo excitado atrajo otros átomos al interior de la órbita del electrón, ahora ampliada, formando una partícula mutante nunca vista hasta ahora.

La interacción entre los átomos es débil, pero lo bastante fuerte como para mantenerlos cohesionados sin que el electrón se pierda.
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Según las simulaciones que han llevado a cabo en Viena hay suficiente espacio como para agregar 170 átomos de estroncio al átomo excitado y convertido en polarón de Rydberg.

Las partículas se presentan en general en dos sabores, ya sea “bosones” o “fermiones”.

A los bosones no les importa compartir exactamente el mismo estado físico con otros bosones, y tienden a agruparse.

Los fermiones tienen prohibido compartir estados y siempre se quedan solos.

Si es un fanático de la física, es posible que ya haya adivinado que estos átomos de estroncio formaron un condensado de Bose-Einstein, un gas de bosones superfríos que demuestran esta aglomeración característica, amplificando los extraños efectos de la mecánica cuántica a una escala mayor.

Killian explicó que estaba interesado en observar los comportamientos de estos sistemas usando fermiones en su lugar, ¿qué ocurre si los átomos no se agrupan?

Y aparte de la ciencia básica, Killian señaló que otros sistemas que dependen de estos átomos de Rydberg, como algunas arquitecturas cuánticas de computadora, podrían necesitar considerar si los átomos formarán los polarones de Rydberg en el futuro.

“Tenemos un tipo de átomo completamente nuevo en el que un electrón corre alrededor de muchos átomos: dentro de la órbita de un núcleo hay cientos de otros átomos”, le dijo a Gizmodo el autor del estudio Joachim Burgdörfer de TU Wien en Austria.

“Esta es una imagen muy exótica, diferente del modelo planetario del átomo que aprendes en la escuela secundaria”.

Fuente: Gizmodo