Extraña teoría física demostrada tras casi 40 años

Anillos borromeanos

Cuando el físico Vitaly Efimov escuchó que su teoría había sido finalmente demostrada, corrió hacia el científico más joven que la había verificado y chocó los cinco con él.

Efimov había predicho una versión mecánico-cuántica de los anillos borromeanos, un símbolo que fue mostrado por primera vez en el arte afgano budista alrededor del siglo segundo. El símbolo describe tres anillos unidos entre sí; si se separa un anillo, el resto también.

Efimov teorizó un análogo a los anillos usando partículas: Tres partículas (tales como átomos o protones o incluso quarks) podrían unirse para formar un estado estable, incluso aunque ninguno de ellos pudiese unirse sin el tercero. El físico propuso por primera vez la idea, basándose en una prueba matemática, en 1970. Desde entonces, nadie ha sido capaz de demostrar el fenómeno en el laboratorio – hasta ahora.

Un equipo de físicos liderado por Randy Hulet de la Universidad de Rice en Houston finalmente logró el trío de partículas, y publicó sus hallazgos en la revsta on-line Science Express.

“Es muy emocionante, debido a que tras 40 años de que se hizo esta predicción, finalmente se ha verificado”, dijo Hulet a LiveScience.

Hulet presentó su trabajo en una reunión en Roma en octubre a la que también asistió Efimov.

“Me chocó los cinco tras mi charla”, recuerda Hulet. “Estaba muy entusiasmado y emocionado de ver que su predicción se hacía realidad”.

Efimov había calculado que el triplete de partículas era posible, y que era repetitivo: Podrían lograrse nuevos estados ligados en niveles de energía cada vez mayores en una progresión infinita. Todos los estados ligados tendrían lugar a niveles de energía múltiplos de 515.

Para demostrar que realmente había creado los tríos, conocidos como trímeros de Efimov, los investigadores produjeron un conjunto de tres átomos de litio ligados, y entonces lo reprodujeron con un enlace de energía 515 veces mayor que la primera. (Básicamente, la energía de enlace indica cómo de apretadas están las partículas unas respecto a otras, y cuánta energía se necesitaría para separarlas).

Los investigadores usaron una configuración conocida como resonancia Feshbach que les permitía seleccionar los niveles de energía de sus átomos. Encontraron que cuando lograban múltiplos de 515, las partículas se unían, pero a otras energías no, demostrando que los tríos eran realmente trímeros de Efimov.

“Es un efecto realmente sorprendente”, dijo Hulet. “Mucha gente no creía [a Efimov] al principio. Fue una predicción muy extraña”.

La teoría es única debido a que es una solución a un caso especial de lo que se conoce como problema “de los tres cuerpos”. Los científicos han resuelto el problema de “los dos cuerpos” – es decir, han calculado cómo deberían moverse dos cuerpos exactamente basándose en sus posiciones iniciales, masas y velocidades. Los científicos también pueden calcular este escenario para muchas masas, pero una solución general pura para el problema de los tres cuerpos ha sido esquiva.

“Los físicos pueden manejar el problema de los dos cuerpos muy bien, y los problemas de muchos cuerpos bastante bien, pero cuando son sólo unos pocos objetos, como tres en estos trímeros de Efimov, simplemente hay demasiadas variables”, dijo Hulet.

El cálculo de Efimov no es la solución al caso general, sino la solución a un caso específico de los tres cuerpos. Así pues, descubrir un ejemplo real de tres partículas que cumplan su predicción es un importante paso para saber más sobre la física de pocos cuerpos.


Autor: Clara Moskowitz
Fecha Original: 16 de diciembre de 2009
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Comments (10)

  1. [...] Extraña teoría física demostrada tras casi 40 años http://www.cienciakanija.com/2009/12/22/extrana-teoria-fisica-demos…  por Dartacann hace pocos segundos [...]

  2. Que bonito. Se cumple aquel aforismo que dice que las soluciones a los problemas deben de ser simples y bellas.

  3. Jurl

    Yo casi la votaba como la traducción del mes (totalmente en serio) xD. Y alguien que le diga a Iker que el número mágico es 515, que aún nos echamos unas risas.

  4. paco

    Hola, te escribo simplemente para mostrarte mi agradecimiento por tu página, ya que para mi, y supongo que para muchos mas, es la única forma de estar al día en estos temas tan interesantes. Para mi y para todos aquellos que solo sabemos leer en español, tu página es una ventana abierta a todas estas investigaciones, por eso te agradezco enormemente tu esfuerzo y te animo a que sigas siempre haciéndolo.
    Sin más me despido atentamente, y te deseo una feliz navidad.

    Paco

  5. Qué interesante! nunca había oído hablar de esto, pero investigaré más sobre ello… nunca había pensado en estos posibles estados de enlace, cuando resulta ser bastante lógico.

  6. José Luis

    Después de 40 años y estando presente Efimov. Apasionante.

  7. Uno se pregunta ¿por qué el descubrimiento del efecto de Efimov se ha publicado en Nature Physics y no en la propia Nature? Muy sencillo, porque en Nature ya se publicó hace 3 años la confirmación experimental de dicho efecto.

    Para los que tengan acceso (universitario) a la revista Nature, nos lo contaron estupendamente Brett D. Esry, Chris H. Greene, “Quantum physics: A ménage à trois laid bare,” News and Views, Nature 440: 289-290, 16 March 2006 (http://dx.doi.org/10.1038/440289b), siendo el artículo técnico T. Kraemer et al., “Evidence for Efimov quantum states in an ultracold gas of caesium atoms,” Nature 440: 315-318, 16 March 2006 (http://dx.doi.org/10.1038/nature04626).

    Aún así, los nuevos trabajos sobre este efecto son muy interesantes. El objeto de la noticia de Kanijo es la caracterización experimental del espectro debido al efecto de Efimov, si queréis decirlo así, la confirmación “refinitiva.”

    Los interesados en este tema disfrutarán de lo relatado por el propio grupo de investigación (incluye foto de los miembros) sobre su trabajo:
    http://www.uibk.ac.at/exphys/ultracold/projects/levt/atomdimerefimov/index.html

    Los que tengan acceso (universitario) a la revista Nature Physics disfrutarán con el artículo del propio Vitaly Efimov, “Few-body physics: Giant trimers true to scale,” News and Views, Nature Physics 5: 533–534, 1 August 2009 (http://dx.doi.org/10.1038/nphys1355).

    El artículo técnico es M. Zaccanti, B. Deissler, C. D’Errico, M. Fattori, M. Jona-Lasinio, S. Müller, G. Roati, M. Inguscio, G. Modugno, “Observation of an Efimov spectrum in an atomic system,” Nature Physics 5: 586–591, Published online: 13 July 2009 (http://dx.doi.org/10.1038/nphys1334).

    Los interesados en este tema también disfrutarán con el artículo de J. von Stecher, J. P. D’Incao, Chris H. Greene, “Signatures of universal four-body phenomena and their relation to the Efimov effect,” Nature Physics 5: 417-421, Published online: 26 April 2009 (http://dx.doi.org/10.1038/nphys1253).

    En resumen, buen artículo, Kanijo.

  8. Felicitemos al físico Efimov que ha tenido que esperar 40 años para ver confirmada su teoría. Es verdad que, muchas veces, la Ciencia no es justa con quienes dedican su vida a ella, y, otras veces, es demasiado generosa con algunos.

    Esta vez, aunque tarde, al menos ha salido a la luz que aquella idea, era realmente posible.

    Y, como dice un compañero por ahí arriba, si decimos que el número 515 es un número mágico…, tampoco estaría nada mal.

  9. ama10-3

    Estoy convencido que la “magia científica” del 515 no le interesa a Iker.

    A él le daría más juego la “magia esotérica” del 666…

    Un afectuoso sludo.

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