Trampas magnetoópticas para moléculas

Por Francisco R. Villatoro, el 21 agosto, 2014. Categoría(s): Ciencia • Física • Nature • Noticias • Óptica • Science

Dibujo20140821 Experimental set-up - magneto-optical trapping diatomic molecule - nature13634-f1

Las trampas magnetoópticas (MOTs) para ultraenfriar y confinar átomos son bien conocidas desde la década de los 1980. Se publica en Nature la primera trampa magnetoóptica para moléculas (por ahora, diatómicas). Las moléculas son más complicadas que los átomos (poseen gran número de grados de libertad, estados electrónicos, vibracionales y rotacionales). Las nuevas MOTs confinan unas 300 moléculas de monofluoruro de estroncio (SrF) a una temperatura de unos 2,5 milikelvin (un MOT para átomos típico atrapa hasta mil millones de átomos y los enfría a decenas de microkelvin).

Muchas de las aplicaciones de las MOTs para átomos se podrán extender a moléculas; además, como las moléculas tienen propiedades ausentes en los átomos (como fuertes momentos dipolares eléctricos) se pueden imaginar nuevas aplicaciones en metrología cuántica, ordenadores cuánticos y sistemas de procesado cuántico de información. Nos lo cuenta Francesca Ferlaino, “Molecular physics: Complexity trapped by simplicity,” Nature 512: 261-262, 21 Aug 2014, siendo el artículo técnico J. F. Barry et al., “Magneto-optical trapping of a diatomic molecule,” Nature 512: 286-289, 21 Aug 2014 (arXiv:1404.5680 [physics.atom-ph]).

Dibujo20140821 Measurement of MOT properties - Magneto-optical trapping of a diatomic molecule - nature com

Las MOTs usan el enfriamiento por láser y el confinamiento por campos magnéticos. Se enfría gracias a la transferencia de momento entre un átomo y un fotón en ciclos repetidos de absorción y emisión de fotones; en cada ciclo, el átomo se excita y luego decae espontáneamente a su estado inicial. Y se confina campos magnéticos cuadripolares que rodean la trampa y se anulan en su centro; el campo de la fuerza magnética reúne los átomos (o moléculas) en la posición central donde el campo magnético es cero.

Barry y sus colegas han logrado ajustar las frecuencias de los láseres a los estados electrónicos de las moléculas de SrF. No es nada fácil, pero omitiré los detalles técnicos. El tiempo de confinamiento alcanzado es de 67 milisegundos (suficiente para muchas aplicaciones). Se espera que trabajos futuros permitirán disminuir la temperatura de enfriamiento, aumentar la duración del confinamiento y aumentar tanto la densidad como el número de moléculas atrapadas. Las MOTs de moléculas diatómicas están en su infancia y se esperan grandes avances en los próximos años (incentivados por sus múltiples aplicaciones potenciales).



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