Un láser atómico es un estado coherente de átomos en propagación. Se crean a partir de un condensado de Bose-Einstein de átomos que se acoplan mediante diversas técnicas. Al igual que un láser óptico , un láser atómico es un haz coherente que se comporta como una onda. Se ha argumentado que el término "láser atómico" es engañoso. De hecho, "láser" significa amplificación de luz por emisión estimulada de radiación que no está particularmente relacionada con el objeto físico llamado láser atómico, y tal vez describe con mayor precisión el condensado de Bose-Einstein (BEC). La terminología más utilizada en la comunidad hoy en día es para distinguir entre el BEC, que normalmente se obtiene por evaporación en una trampa conservativa, del láser atómico en sí, que es una onda atómica en propagación obtenida por extracción de un BEC realizado previamente. Algunas investigaciones experimentales en curso intentan obtener directamente un láser atómico a partir de un haz "caliente" de átomos sin hacer primero un BEC atrapado. [1] [2]
El primer láser atómico pulsado fue demostrado en el MIT por el profesor Wolfgang Ketterle et al. en noviembre de 1996. [3] Ketterle utilizó un isótopo de sodio y utilizó un campo magnético oscilante como su técnica de acoplamiento de salida, dejando que la gravedad arrancara piezas parciales que se parecían mucho a un grifo que gotea (ver película en enlaces externos).
Desde la creación del primer láser atómico, se ha producido un gran auge en la recreación de láseres atómicos, así como en diferentes técnicas de acoplamiento de salida y en la investigación en general. La fase actual de desarrollo del láser atómico es análoga a la del láser óptico durante su descubrimiento en la década de 1960. En este sentido, los equipos y las técnicas se encuentran en sus primeras fases de desarrollo y todavía se encuentran estrictamente en el ámbito de los laboratorios de investigación.
El láser atómico más brillante hasta el momento se ha demostrado en IESL-FORTH, Creta, Grecia . [4]
La física de un láser atómico es similar a la de un láser óptico. Las principales diferencias entre un láser óptico y uno atómico son que los átomos interactúan entre sí, no pueden crearse como los fotones y poseen masa, mientras que los fotones no (por lo tanto, los átomos se propagan a una velocidad inferior a la de la luz). [5] La interacción de van der Waals de los átomos con las superficies dificulta la creación de los espejos atómicos , típicos de los láseres convencionales.
Theodor Hänsch , Immanuel Bloch y Tilman Esslinger demostraron por primera vez un láser atómico de funcionamiento pseudo-continuo en el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Múnich. [6] Producen un haz continuo bien controlado que abarca hasta 100 ms, mientras que su predecesor producía solo pulsos cortos de átomos. Sin embargo, esto no constituye un láser atómico continuo ya que la reposición del BEC agotado dura aproximadamente 100 veces más que la duración de la emisión en sí (es decir, el ciclo de trabajo es 1/100). Los desarrollos recientes en el campo han demostrado avances hacia un láser atómico continuo, a saber, la creación de un condensado de Bose-Einstein continuo. [7]
Los láseres atómicos son fundamentales para la holografía atómica . De manera similar a la holografía convencional , la holografía atómica utiliza la difracción de átomos. La longitud de onda de De Broglie de los átomos es mucho menor que la longitud de onda de la luz, por lo que los láseres atómicos pueden crear imágenes holográficas de resolución mucho mayor. La holografía atómica podría usarse para proyectar patrones complejos de circuitos integrados, de solo unos pocos nanómetros de escala, sobre semiconductores. Otra aplicación, que también podría beneficiarse de los láseres atómicos, es la interferometría atómica . En un interferómetro atómico, un paquete de ondas atómicas se divide coherentemente en dos paquetes de ondas que siguen caminos diferentes antes de recombinarse. Los interferómetros atómicos, que pueden ser más sensibles que los interferómetros ópticos, podrían usarse para probar la teoría cuántica y tienen una precisión tan alta que incluso podrían detectar cambios en el espacio-tiempo. [8] Esto se debe a que la longitud de onda de De Broglie de los átomos es mucho menor que la longitud de onda de la luz, los átomos tienen masa y porque también se puede explotar la estructura interna del átomo.
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