Lo que sucede a nivel cuántico todavía no nos queda claro del todo, las limitaciones en los sentidos del humano para poder observar a escalas pequeñas infinitesimales han ralentizado el entendimiento de la física cuántica. Y aunque la tecnología ha mejorado enormemente y ahora los científicos son capaces de observar fenómenos a nivel atómico, todavía no comprendemos cómo se mueve el mundo diminuto. Con anterioridad no se había observado un comportamiento en donde los átomos tuvieran la capacidad de volverse invisibles, pero tres experimentos paralelos han observado el principio de Pauli y confirman que la invisibilidad se puede conseguir mediante este efecto cuántico.
Control del mundo cuántico
En 1925, el físico austriaco Wolfgang Ernst Pauli estipuló un principio que en aquel entonces sólo podía manifestarse a nivel teórico. Pauli predijo que, en determinadas condiciones como el hacinamiento, en un mismo sistema no pueden existir dos fermiones en el mismo estado cuántico. Es decir que no tendrían sus números cuánticos idénticos debido a que, al permanecer atrapados en dicho hacinamiento, no tienen forma de cambiar de estado cuántico. Por lo tanto, se llenan todos los estados cuánticos disponibles.
Esta suposición también implica que dicho sistema cuántico esté en condiciones de tal estrechez que los átomos no sólo no pueden cambiar de estado, sino que tampoco son capaces de dispersar la luz. La única forma de conseguir tal estrechez es mediante la eliminación de las vibraciones térmicas de los átomos. Para ello se requiere llegar hasta temperaturas tan bajas para entonces desenmascarar las delicadas señales cuánticas de los átomos. Estarían en su estado más puro, por llamarlo de alguna manera.
En ese sentido, si a una nube de gas cuántico se le enfría lo suficiente como para logar que los átomos involucrados se estrechen a tales grados, dejarán de dispersar la luz. Es decir que los átomos se volverán invisibles ante nuestros ojos gracias al efecto cuántico descrito por Pauli.
Triple experimento
Investigadores del MIT han logrado observar el principio de Pauli y confirmaron que el efecto puede suprimir cómo una nube de átomos dispersa la luz. Observaron este comportamiento en una nube de litio, así a medida que se volvían más fríos y densos, los átomos dispersaron menos la luz y se volvían progresivamente más tenues. Los investigadores sospecharon que si pudieran empujar las condiciones todavía más hacia el cero absoluto de temperatura, la nube se volvería completamente invisible.
En el segundo experimento, ahora los investigadores probaron con una nube de átomos de estroncio. Y al igual que en el experimento anterior, comprobaron que conforme la temperatura baja y el hacinamiento es mayor, la dispersión de la luz también se ve comprometida. En el caso del estroncio, la dispersión de luz se redujo a la mitad.
Por último, el tercer experimento puso a prueba una nube conformada por átomos de potasio ultrafrío. Los resultados fueron muy similares a los casos anteriores, lo que comprueba que Pauli tenía razón acerca de su principio.
Estos hallazgos podrían servir para el desarrollo de materiales con dispersión de luz suprimida, por ejemplo, para preservar datos en computadoras cuánticas. “Siempre que controlamos el mundo cuántico, como en las computadoras cuánticas, la dispersión de la luz es un problema y significa que la información se está filtrando fuera de la computadora cuántica”, dice Wolfgang Ketterle, coautor del estudio. “Esta es una forma de suprimir la dispersión de la luz y estamos contribuyendo al tema general del control del mundo atómico”.
Referencias: Ketterle, W. Lu, Y. Margalit, Y. Pauli blocking of light scattering in degenerate fermions. Science. 375 (6570). DOI
