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  • Investigación y Ciencia
  • Febrero 2004Nº 329

Mecánica cuántica

Agujeros negros en condensados de Bose-Einstein

Los condensados de Bose-Einstein nos ofrecen la posibilidad de experimentar en laboratorios terrestres con "maquetas en miniatura" de objetos celestes tan esquivos como los agujeros negros.
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Estamos acostumbrados a recibir noticias sobre nuevos avances de la manipulación de materiales a escalas microscópicas, en las que su comportamiento desafía nuestras intuiciones. En el otro extremo, a grandes escalas, la astronomía no se queda atrás a la hora de dejarnos sorprendidos con la riqueza de sus estructuras y los avances en su observación. ¿Guardan estas dos disciplinas alguna relación? Por extraño que parezca, la respuesta es afirmativa. Como se ha visto recientemente, la técnica y las teorías físicas que describen los materiales pueden utilizarse para crear en laboratorios terrestres "maquetas en miniatura" de objetos de interés astrofísico; estos modelos reciben el nombre de "análogos de la relatividad general". En este artículo vamos a concentrarnos en un caso paradigmático que conecta algunos de los últimos avances de la física de la materia condensada con los objetos quizá más llamativos del firmamento: la simulación de un agujero negro en un condensado de Bose-Einstein.
Un condensado de Bose-Einstein es un estado especial de la materia en el que un conjunto de átomos con espín entero se comporta coherentemente, como los fotones en un haz de luz láser. La naturaleza cuántica del mundo atómico hace que toda partícula posea una cantidad de momento angular intrínseco (su espín) múltiplo entero o semiimpar de una unidad fundamental, la constante de Planck h; su comportamiento será muy diferente en uno y otro caso. Solamente las partículas con espín entero, denominadas bosones, pueden llegar a comportarse de una forma coherente. A pesar de que este comportamiento fue predicho por Albert Einstein y el físico hindú Satyendra Nath Bose en 1924, su observación experimental se resistió a lo largo del tiempo debido a que una pequeña agitación térmica es suficiente para destruir el comportamiento coherente del colectivo de bosones. Finalmente, en 1995, el grupo de la Universidad de Colorado dirigido por Eric Cornell y Carl Wieman consiguió enfriar un gas de átomos de rubidio lo suficiente como para observar la aparición del comportamiento coherente (por ello, Cornell y Wieman recibieron el año 2001 el premio Nobel de física, junto a Wolfgang Ketterle, del Instituto de Tecnología de Massachusetts, autor de importantes experimentos de condensación de átomos de sodio).

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