Hace casi cien años, Albert Einstein y Satyendra Nath Bose predijeron que la mecánica cuántica puede obligar a un gran número de partículas a comportarse en concierto como si fueran una sola partícula. El fenómeno se llama condensación de Bose-Einstein, y tomóhasta 1995 para crear el primer condensado de un gas de átomos alcalinos.
Aunque se ha observado condensación de Bose-Einstein en varios sistemas, los límites del fenómeno deben ser empujados aún más: a escalas de tiempo más rápidas, temperaturas más altas y tamaños más pequeños. Cuanto más fácil se crea estos condensados, más rutas emocionantes se abren para nuevosaplicaciones tecnológicas Las nuevas fuentes de luz, por ejemplo, podrían ser extremadamente pequeñas y permitir un procesamiento rápido de la información
En experimentos de investigadores de Aalto, las partículas condensadas eran mezclas de luz y electrones en movimiento en nanorods de oro dispuestos en una matriz periódica. A diferencia de la mayoría de los condensados de Bose-Einstein anteriores creados experimentalmente, el nuevo condensado no necesita enfriarse a temperaturascerca del cero absoluto. Debido a que las partículas son principalmente ligeras, la condensación podría inducirse a temperatura ambiente
'La matriz de nanopartículas de oro es fácil de crear con métodos modernos de nanofabricación. Cerca de los nanorods, la luz puede enfocarse en pequeños volúmenes, incluso por debajo de la longitud de onda de la luz en el vacío. Estas características ofrecen perspectivas interesantes para estudios fundamentales y aplicaciones de los nuevoscondensado ", dice el profesor de la Academia Päivi Törmä.
El principal obstáculo para obtener pruebas del nuevo tipo de condensado es que se produce extremadamente rápido. Según nuestros cálculos teóricos, el condensado se forma en solo un picosegundo ", dice el estudiante de doctorado Antti Moilanen.
'¿Cómo podríamos verificar la existencia de algo que solo dura una billonésima de segundo?'
Convertir la distancia en tiempo
Una idea clave era iniciar el proceso de condensación con una patada para que las partículas que formaban el condensado comenzaran a moverse.
"A medida que el condensado toma forma, emitirá luz a través de la matriz de nanorod de oro. Al observar la luz, podemos monitorear cómo se produce la condensación en el tiempo. Así es como podemos convertir la distancia en tiempo", explica el científico del personal Tommi Hakala.
La luz que emite el condensado es similar a la luz láser. "Podemos alterar la distancia entre cada nanorod para controlar si se produce condensación de Bose-Einstein o la formación de luz láser ordinaria. Los dos son fenómenos estrechamente relacionados, y poderdistinguir entre ellos es crucial para la investigación fundamental. También prometen diferentes tipos de aplicaciones tecnológicas ", explica el profesor Törmä.
Tanto la condensación láser como la condensación de Bose-Einstein proporcionan haces brillantes, pero las coherencias de la luz que ofrecen tienen diferentes propiedades. Estas, a su vez, afectan las formas en que la luz se puede ajustar para cumplir con los requisitos de una aplicación específica. El nuevo condensadopuede producir pulsos de luz que son extremadamente cortos y pueden ofrecer velocidades más rápidas para el procesamiento de la información y las aplicaciones de imágenes. El profesor de la Academia Törmä ya ha obtenido una beca de Prueba de Concepto del Consejo Europeo de Investigación para explorar tales perspectivas.
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Materiales proporcionado por Universidad de Aalto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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