Una ilustración de un polarón de Rydberg. El electrón (azul) orbita el núcleo (rojo) y su órbita encierra muchos otros átomos del condensado de Bose-Einstein (verde). (Universidad Técnica de Viena)
Un equipo de científicos de la Universidad Técnica de Viena (TU Wien) ha descrito cómo se puede crear un nuevo estado de materia, esencialmente colocando átomos dentro de otros átomos.
Este estado de la materia se conoce como ‘polarones Rydberg’ y básicamente consiste en usar el espacio entre el electrón y el núcleo dentro de un átomo, lo suficiente como para hacer caber a otros átomos en su interior.
«La distancia promedio entre el electrón y su núcleo puede ser de varios cientos de nanómetros, es decir, más de mil veces el radio de un átomo de hidrógeno», dijo el profesor Joachim Burgdorfer, físico de TU Wien y uno de los científicos del estudio.
En el caso de un polarón de Rydberg, este espacio se puede completar con otro átomo o, más precisamente, con cientos de otros átomos.
En el estudio, publicado en la revista Physical Review Letters, el profesor Burgdorfer y sus colegas crearon un condensado de Bose-Einstein, un estado de materia en que los átomos se enfrían casi hasta el cero absoluto. Esto lo hicieron a partir de átomos del elemento estroncio.
A esta temperatura increíblemente fría, los científicos transfirieron energía a uno de los átomos de estroncio utilizando un láser, convirtiéndolo en un átomo de Rydberg con un enorme radio atómico.
La órbita del electrón era tan grande en el nuevo átomo que llegó a abarcar otros átomos circundantes en el condensado.
Dependiendo del tamaño de la nueva órbita que habían creado y la densidad con la que los átomos se acumulaban en su condensado, los investigadores encontraron que los electrones, en los recién creados polos de Rydberg, podían abarcar cerca de 200 átomos de estroncio adicionales.
Los átomos contenidos en la órbita del átomo de Rydberg no influyen mucho en la trayectoria de sus electrones, ya que no llevan carga eléctrica. Sin embargo, hay una ligera interacción, que crea un vínculo entre el átomo de Rydberg y los átomos normales.
«Es una situación muy inusual», dice el profesor Shuhei Yoshida, otro físico de TU Wien, quien también participó en el estudio. «Normalmente, estamos lidiando con núcleos cargados, uniendo electrones a su alrededor. Aquí tenemos un electrón que une átomos neutros», explica.
Debido a la debilidad de sus enlaces, los polarones de Rydberg resultantes solo pueden existir a temperaturas muy bajas.
«Para nosotros, este nuevo y débilmente ligado estado de la materia es una nueva y emocionante posibilidad de investigar la física de átomos ultrafríos», dijo el profesor Burgdorfer. «De esa forma, uno puede sondear las propiedades de un condensado de Bose-Einstein en escalas muy pequeñas con una precisión muy alta».
El Ciudadano, vía The Independent
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