Un láser atómico es un rayo de átomos condensados que genera ondas de luz, como lo haría cualquier otro láser convencional. Sin embargo, al estar formados únicamente por átomos, estos aparatos se convierten en máquinas mucho más precisas, que pueden apuntar a grandes distancias sin que la luz se disperse.
El primer láser atómico fue creado en 1997 por el MIT, para probar constantes físicas fundamentales. Y tras 30 años intentando mejorar el modelo original, un equipo de físicos de Amsterdam ha logrado crear un nuevo modelo láser atómico para este 2022. En esta ocasión, uno que puede permanecer encendido “por siempre”, aunque esto no es del todo preciso.
¿Cómo funciona el nuevo láser de la física atómica?
Los láseres atómicos se rigen por un estado de la materia llamado “Condensado de Bose-Einstein”, o BEC para abreviar. En otras palabras, requieren de la acción sincronizada de dos partículas para producir un rayo de luz: los fermiones y los bosones. Ambos compuestos elementales en la naturaleza.
Podemos pensar en los fermiones como partículas duras y densas, que le dan forma a la luz. Mientras que los bosones son compuestos mucho más livianos, que suelen atravesar las superficies sin ningún problema. Básicamente, son átomos opuestos, que no suelen comportarse como un solo elemento a temperatura ambiente.
Solo alrededor de los -273 °C, es que existe la posibilidad de que las partículas logren condensarse y formar lo que los físicos conocen como “láser atómico”. De lo contrario, el rayo de luz termina siendo inservible tras el primer intento de BEC. Lo que ha ocurrido con todos los intentos de láseres continuos hasta 2020.
El nacimiento del mejor láser atómico
Por fortuna, el equipo de físicos de Amsterdam descubrió cuál era el problema de los láseres atómicos anteriores, y lo más importante, cómo repararlo.
Al parecer, el proceso de BEC se destruye rápidamente cuando cae luz directa sobre los átomos. Sin embargo, la presencia de luz es crucial para enfriar los elementos y generar más luz. Con lo cual la única manera de resolver esta paradoja de ráfagas fugaces era creando un “BEC gradual”, con presencia de luz pero sin excesos.
Lo que hicieron los físicos fue distribuir el proceso de enfriamiento en varios pasos, moviendo los átomos en lugar de dejarlos estáticos.
Con esta nueva técnica, lograron obtener átomos ultrafríos que seguían activos dentro del láser atómico. Por lo tanto, se podían usar para formar rayos de luz sincronizados durante largos períodos de tiempo.
¿Qué tan infinito promete ser este nuevo láser?
Ahora bien, decir que es infinito es un tanto exagerado, ya que los físicos solo mantuvieron encendido este láser atómico durante el experimento. Lo que equivale a poco más de tres años.
El equipo afirma que su nueva versión de láser podría superar los 25 años, siempre y cuando se mantenga este proceso de BEC gradual. Sin embargo, no existen todavía datos que lo demuestren, por lo que para demostrarlo tendrán que volver a encender el rayo de luz y esperar a que se mantenga estable “por siempre”.
Con suerte así será, y en 2050 tendremos un nuevo tipo de láser hecho de estroncio, que podría usarse para resolver el misterio de la relatividad, la mecánica cuántica, o las ondas gravitacionales. Después de todo, el simple hecho de que los físicos pudieran crear un nuevo láser atómico ya sugiere que la tecnología está en camino a la aplicación práctica.
Referencias:
Physicists Say They’ve Built an Atom Laser That Can Run ‘Forever’ https://www.sciencealert.com/physicists-have-built-an-atom-laser-they-say-can-stay-on-forever
Continuous Bose–Einstein condensation https://doi.org/10.1038/s41586-022-04731-z