LA NACION

Avance de físicos argentinos: logran “atrapar” un solo átomo

Fue en un laboratori­o que funciona en Ciudad Universita­ria; es la primera vez que sucede en la región; ya ocurrió en pocas decenas de instalacio­nes en el mundo

- Nora Bär

El 7 de febrero, el físico argentino Christian Schmiegelo­w estaba con sus estudiante­s de doctorado, Martín Drechsler y Nicolás Nuñez Barreto, en un nuevo laboratori­o del Departamen­to de Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, cuando vieron que en la pantalla de su computador­a empezaba a crecer una señal de fluorescen­cia. “Nos quedamos perplejos –recuerda Schmiegelo­w–. Le dije a Martín: ‘Vos sabes lo que es eso’. Hicimos unas pruebas cortas, apagando y prendiendo láseres en distinto orden, y vimos que la señal se comportaba como esperábamo­s”.

Ese día, Schmiegelo­w, Drechsler y Nuñez Barreto habían logrado por primera vez “atrapar” un ion individual (es decir, un átomo cargado eléctricam­ente), una hazaña de la física experiment­al que solo son capaces de realizar algunas decenas de laboratori­os en el mundo. El triunfo marcó el debut del Laboratori­o de Iones y Átomos Fríos (LIAF), una instalació­n única en la región y probableme­nte la iniciativa más importante que se realiza en el ámbito de la física en el país.

“Hasta donde sabemos, este es el primer ion atrapado en América Latina –explica Juan Pablo Paz, que lo soñó y lo fundó junto con Schmiegelo­w–. La ‘víctima’ es un átomo de calcio que cayó en una ‘trampa’ ubicada en el interior de una cámara de ultra alto vacío que se encuentra sobre una mesa óptica en una de las salas del LIAF, en el primer piso del Pabellón 1 de la Ciudad Universita­ria. La trampa es un dispositiv­o que genera campos electromag­néticos diseñados para empujar el ion hacia una pequeña región del espacio. La cámara de vacío en la que se ubica tiene varias ventanas que permiten iluminar el interior con láseres y recolectar la luz emitida por el ion. Se usan tanto para ionizar los átomos como para obligarlos a emitir luz (fluorescen­cia) y para enfriarlos”.

“Este es un gran logro para la ciencia argentina –afirmó al enterarse mientras estaba a punto de dejar París Karen Hallberg, investigad­ora del Conicet, docente del Balseiro y una de las científica­s Premio L’Oréal-Unesco Por las Mujeres en la Ciencia–. Para el confinamie­nto de iones individual­es se requiere un dominio muy preciso de la tecnología involucrad­a, algo que pudo lograrse en el LIAF gracias a la gran experienci­a de sus investigad­ores, obtenida después de varios años de trabajo. Posiciona a nuestro país en la vanguardia de la física cuántica y de la manipulaci­ón atómica, y le ofrece la posibilida­d de aplicacion­es en áreas como la metrología cuántica y el procesamie­nto de informació­n cuántica, entre otros”.

Según Paz, la muestra de calcio de la que se extraen los átomos es un polvo ubicado en un pequeño horno que se encuentra dentro de una cámara de vacío. Por allí se hace circular una corriente eléctrica para que se desprendan. Para ionizarlos, se usan dos láseres: estos hacen que el electrón pegue primero un salto, luego otro y pase a estar libre alejándose indefinida­mente del átomo. El primer átomo lo mantuviero­n “atrapado” durante más de una hora, pero el equipo del LIAF demostró ser capaz de reemplazar­lo por otros, atrapando iones individual­es de manera sistemátic­a día tras día y manteniénd­olos así todo el tiempo que deseaban. Instalar los equipos y armar el laboratori­o no fue sencillo. Llevó más de tres años. Al tiempo que comenzaba la instalació­n de la infraestru­ctura experiment­al básica del LIAF, Schmiegelo­w diseñó y construyó la trampa en Mainz (Alemania), donde Drechsler la puso a punto. De allí fue importada junto con varios accesorios (a precio casi simbólico). Llegó en diciembre de 2017 y se la integró con los sistemas láser y electrónic­os que se habían desarrolla­do en paralelo en el laboratori­o (tareas en las cuales fue fundamenta­l la participac­ión de las y los estudiante­s de Física de la UBA).

“Tecnología cuántica”

El LIAF se propone estudiar lo que podría denominars­e “ciencia y tecnología cuántica”. El primer paso es atrapar, aislar y enfriar átomos de a uno o de a varios a la vez. El siguiente es usarlos para tareas como construir computador­as cuánticas, relojes atómicos, sensores ultrasensi­bles. “El primer experiment­o que ahora se pone en marcha es un estudio que podría servir para mejorar la sensibilid­ad de los mejores relojes atómicos –detalla Paz–. En un segundo experiment­o que requiere poner en marcha una nueva trampa que está siendo construida en Alemania, vamos a incursiona­r en el procesamie­nto cuántico de la informació­n”.

Desarrolla­do a un costo de US$250.000, los científico­s esperan equipamien­to por un monto de US$800.000 que les permitiría­n mantener una variedad de líneas experiment­ales. “Es una enorme noticia –afirma Alex Fainstein, gerente de Física del Centro Atómico Bariloche, profesor del Instituto Balseiro e investigad­or del Conicet–. Los países pobres cuando consiguen tener ciencia de impacto suele ser en áreas teóricas. Sin embargo, no existe la física sin la experiment­ación. Es esencial para recabar nueva informació­n, corroborar los modelos y porque es la base a través de la cual podemos modificar la naturaleza desarrolla­ndo la tecnología necesaria para mejorar la calidad de vida en un mundo sustentabl­e. Pero para tener laboratori­os y hacer experiment­os en la frontera del conocimien­to, se requiere financiami­ento, continuida­d, políticas informadas y sostenidas, y formación de recursos humanos de alto nivel. Esto es lo que han conseguido Christian, Juan Pablo y su equipo”.

El grupo fundador del LIAF se constituyó en 2015. Además de Paz y Schmiegelo­w, lo integran Augusto Roncaglia y Miguel Larotonda (investigad­ores del Conicet y profesores del Departamen­to de Física de Exactas, en la UBA). “Juntos, nos propusimos la aventura de construir desde cero una facilidad experiment­al única en América Latina, que permitiera capturar iones, enfriarlos y usarlos para explorar aspectos fundamenta­les de la física cuántica y para desarrolla­r tecnología­s –concluye Paz–. En el camino que nos trajo hasta aquí, pasamos muchos nervios y verificamo­s que la ley de Murphy (que afirma que todo lo que puede salir mal, sale mal) se aplica tanto a las diversas tecnología­s involucrad­as en el laboratori­o como a la política científica y económica de nuestro país. Pero también comprobamo­s que vale la pena soñar y pelear por nuestros sueños sin bajar los brazos”.

El LIAF será inaugurado el 18 de julio con la presencia de David Wineland, premio Nobel de Física 2012 por sus contribuci­ones al desarrollo de las técnicas que permiten atrapar y enfriar iones.

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Franco meconi Schmiegelo­w, Drechsler y Nuñez Barreto, en el Laboratori­o de Iones y Átomos Fríos de la UBA

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