Nuevo Rayo Tractor de Luz Avanzado que Mueve Átomos

Por:  Dr. Olivier Alirol, Físico e investigador de Resonance Science Foundation 

Los rayos tractores se muestran a menudo en las películas de ciencia ficción para mover grandes pesos. Aunque nuestra tecnología actual no es lo suficientemente avanzada como para levantar grandes cargas, los físicos han conseguido mover pequeños objetos mediante un rayo tractor acústico o láser. Como se mencionó en un artículo reciente, vimos cómo el rayo tractor acústico agarraba objetos por detrás de los obstáculos ( we saw acoustic tractor beam grabbing objects from behind obstacles). Esta vez los investigadores consiguen construir un rayo de luz capaz de atraer y repeler partículas unas 100 veces más lejos de lo que se había conseguido hasta ahora.

Los rayo tractores ya se han utilizado para controlar partículas diminutas de unos 0,2 milímetros de diámetro desde una distancia de 20 centímetros. A pesar de esta increíble distancia, los investigadores afirman que todavía está en el extremo corto de lo que es posible para esta técnica de rayo tractor. El rayo láser se ha convertido en una herramienta útil para la manipulación y el transporte de objetos microscópicos en biología, química física y física de la materia condensada. Por ejemplo, los rayo "tractores" pueden atraer la materia hacia una fuente láser para realizar un muestreo a distancia. Sin embargo, la realización de rayo tractores de largo alcance sigue siendo una tarea muy difícil que permanece en la teoría por el momento.

Una investigación reciente del Instituto de Fotónica y Sensores Avanzados de la Universidad ha mostrado nuevos conocimientos sobre cómo mover átomos fríos con un haz de luz. Estos átomos se han utilizado para la detección, la medición, la emulación y también la simulación debido a las propiedades específicas de la materia fría que la hacen útil para estas aplicaciones son su alta densidad atómica, su baja velocidad y su excelente aislamiento del entorno. Todas estas aplicaciones se hacen posibles con un método de transporte eficiente y no perturbador.

Lo realmente emocionante es que ahora tenemos la posibilidad de hacer experimentos cuánticos con estos átomos atrapados. Nuestros primeros experimentos pretenden utilizar estos átomos atrapados como elementos de una memoria cuántica. Esperamos que nuestro trabajo pueda llegar a formar parte de un canal de comunicaciones absolutamente seguro, de evidente interés para la defensa, la inteligencia y la industria.

Investigador principal, Dr. Philip Light, en el IPAS

El Dr. Philip Light y su equipo desarrollaron y caracterizaron una técnica de guiado de átomos que carga 3 × 106 átomos fríos de rubidio en una fibra óptica de núcleo hueco, un orden de magnitud mayor que los resultados comunicados anteriormente. Este resultado sólo ha sido posible gracias a una simulación físicamente realista en la que la carga está limitada únicamente por la geometría del haz guía óptico. También demostraron que la disposición experimental permite observar los efectos en tiempo real de las colisiones de átomos fríos mediante el seguimiento de la dinámica de la nube a medida que cae en la fibra.

Nuestros investigadores manipulan y miden átomos y moléculas individuales para percibir el mundo que nos rodea. Esta nueva era de la detección cuántica está abriendo nuevas y diversas posibilidades, desde el intento de detectar enfermedades mediante la búsqueda de moléculas concretas en el aliento, hasta la ayuda a los mineros y a la defensa mediante la detección de campos magnéticos anómalos asociados a depósitos minerales o a la actividad submarina encubierta.

Director del IPAS, profesor Andre Luiten

Estos avances con las manipulaciones atómicas son pasos importantes hacia futuros montajes experimentales atómicos. Seguir sondeando con mayor precisión el mundo cuántico es esencial para la evaluación y la validación de las teorías físicas.

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