Físicos han encontrado la forma de superenfriar objetos cuánticos a escala humana de modo que sus átomos estén casi parados, o en su «estado fundamental de movimiento». De esta forma, dicen que ahora tienen la oportunidad de observar el efecto de la gravedad en un objeto cuántico masivo.
Para el ojo humano, la mayoría de los objetos estacionarios parecen ser solo eso: quietos y completamente en reposo. Sin embargo, si nos dieran una lente cuántica, que nos permitiera ver objetos a la escala de átomos individuales, lo que era una manzana colocada en nuestro escritorio aparecería como una colección de partículas vibrantes en movimiento.
Hasta la fecha, los físicos han lidiado contra objetos pequeños, como nubes de millones de átomos u objetos a escala de nanogramos, en estados cuánticos tan puros.
Ahora, por primera vez, los científicos del MIT y otras instituciones han enfriado un objeto grande a escala humana hasta que se acerque a su estado fundamental de movimiento. El objeto no es tangible en el sentido de estar situado en un lugar, sino que es el movimiento combinado de cuatro objetos separados, cada uno de los cuales pesa unos 40 kilogramos. El «objeto» que los investigadores enfriaron tiene una masa estimada de alrededor de 10 kilos y comprende alrededor de 1×1026, o casi 1 octillón, de átomos.
Los investigadores aprovecharon la capacidad del Observatorio de ondas gravitacionales del interfrómetro láser (LIGO) para medir el movimiento de las masas con extrema precisión y enfriar el movimiento colectivo de las masas a 77 nanokelvins, apenas por debajo del estado fundamental predicho del objeto. de 10 nanokelvins.
Sus resultados, que aparecen en Science, representan el objeto más grande que se enfría hasta acercarse a su estado fundamental de movimiento. Los científicos dicen que ahora tienen la oportunidad de observar el efecto de la gravedad en un objeto cuántico masivo.
«Nadie ha observado nunca cómo actúa la gravedad en estados cuánticos masivos», dice Vivishek Sudhir, profesor asistente de ingeniería mecánica en el MIT, quien dirigió el proyecto. «Hemos demostrado cómo preparar objetos a escala de kilos en estados cuánticos. Esto finalmente abre la puerta a un estudio experimental de cómo la gravedad podría afectar a los grandes objetos cuánticos, algo con lo que hasta ahora sólo se había soñado».
Los autores del estudio son miembros del Laboratorio LIGO e incluyen al autor principal y estudiante de posgrado Chris Whittle, el postdoctorado Evan Hall, la científica investigadora Sheila Dwyer, Decana de la Facultad de Ciencias y la profesora de Astrofísica de Curtis y Kathleen Marble, Nergis Mavalvala, y profesora asistente de ingeniería mecánica Vivishek Sudhir.
