francés SERGE HARO-CHE y al estadounidense DAVID J. WINELAND por sus trabajos sobre la interacción entre la luz y la materia y sus revolucionarios métodos experiementales que han permitido la medición y la manipulación de sistemas cuánticos individuales 1 .
Serge Haroche y David Wineland recibieron el premio Nobel de física en 2012 en reconocimiento al ´desarrollo de técnicas que abrieron el camino para poder manipular sistemas cuánticos individuales´. Ambos son cazadores que capturan a sus presas en sofisticadas trampas. Haroche y Wineland capturan objetos diferentes y utilizan técnicas distintas. Sin embargo, los métodos que desarrollaron tienen similitudes y la motivación de sus trabajos es casi idéntica. Serge Haroche trabajó durante años en la Ecole Normal Superieure de Paris, Francia, y hoy se es Presidente del College de France en Paris. Arapa fotones, los famosos cuántos de luz, que transportan una energía proporcional a la frecuencia de la radiación. Luego de atraparlos, Haroche hace interactuar sus fotones con átomos de a uno por vez. Por su parte, David Wineland trabaja en el Departamento de Tiempos y Frecuencias del National Institute for Standards and Technologies (NIST) en Boulder, EEUU. Allí atrapa átomos (iones) y logra hacerlos interactuar con haces de luz intensos (láseres). Ha logrado controlar la interacción entre los electrones de en estos átomos y los cuantos asociados al movimiento colectivo de los átomos (estas partículas, llamadas fonones, son excitaciones de las vibraciones de cualquier sistema, al igual que los fotones llevan una energía que está relacionada con la frecuencia de la vibración). Presentaremos aquí una reseña de los principales logros de estos notables investigadores y de las técnicas desarrolladas por ellos.
?T iene sentido aplicar las leyes de la Fisica Cuantica a un solo objeto? Muchos de los pioneros de su desa rrollo opinaban que esta teoria era puramente esta distica y que no tenia sentido aplicarla a un atomo, molecula u otra particula microscopica. Schrodinger llego a escribir que pensar en experimentos con una sola particula lleva a consecuencias ridiculas. No es de extranar: la nueva teoria, si uno se la tomaba al pie de la letra, daba lugar a predicciones que chocaban frontalmente con la vision de la naturaleza que se tenia por aquel entonces. Ademas, todos los experimentos que dieron lugar al nacimiento de la Fisica Cuantica se hacian con un numero ingente de atomos o moleculas. Era, pues, impensable que jamas se pudiese aislar y controlar un solo atomo, y con ello verificar las predicciones mas bizarras de esta teoria. Sin embargo, con el tiempo se han desarrollado las tecnologias y tecnicas necesarias para aislar un solo atomo y comprobar muchas de estas predicciones. Serge Haroche (College de France, Francia) y David Wineland (National Institute of Standards and Technology, Estados Unidos) han jugado un papel crucial en este desarrollo y han llevado a cabo esos experimentos impensables para los pioneros de la Fisica Cuantica. Y por ello han sido galardonados con el Premio Nobel 2012 por la Real Academia de Ciencias Sueca.
Actualmente, el Premio Nobel representa para la mayoria de los cientificos quiza el mejor reconocimiento a su trabajo. Aunque por el momento no es nuestro interes destacar cual es la importancia relativa de cada area delconocimiento y cual de ellas debe ser mas reconocida en terminos de su relevancia, en este breve ensayo comentaremos acerca del trabajo realizadopor los cientificos galardonados con el Premio Nobel en Fisica en 1997. Ellosfueron los profesores Steven Chu, de la Universidad de Stanford, EstadosUnidos; Claude Cohen-Tanoudji, del Colegio de Francia y la Escuela Normal Superior de Paris, Francia; y William D. Phillips, del Instituto Nacional de Estandares y Tecnologia, Estados Unidos (NIST por sus siglas en ingles), quienes recibieron el premio por el desarrollo de metodos para enfriar y atrapar atomos con rayo laser.Las investigaciones merecedorasde este premio representan uno de losmas claros ejemplos de como los limites entre la ciencia y la tecnologia sehacen cada vez mas difusos y como la aplicacion del laser influye cada vezmas en nuestra vida cotidiana Con la finalidad de comprender a un nivel muyelemental la naturaleza y alcances de los fenomenos de enfriamiento yatrapamiento atomico, en este articulo nos referiremos a los aspectos basicos y, posteriormente, a algunas de sus implicaciones en la ciencia y en latecnica modernas,
El desafío que la teoría cuántica plantea sobre el mundo microscópico está confrontada con la imagen clásica del macrocosmos, generando un panorama incierto sobre las referencias reales de ese mundo, la cual parece ajena a los patrones de certezas, derivados de la experiencia cotidiana con el mundo macroscópico. El evento denominado aquí: El segundo salto cuántico, representa una de las etapas en la historia de la física, de finales de la década de los años 20’ del siglo XX, en la cual ciertas formulaciones de algunos científicos facilitaron superar inesperadamente los problemas planteados por el uso de ideas clásicas en la teoría cuántica y, complementariamente, esa evidencia histórica permite dar una explicación al problema de la desconexión perceptiva del sujeto con ese micromundo. Sin embargo, una reinterpretación de los principios de la dualidad onda-partícula e incertidumbre arrojan indicios sobre la necesidad de renovar el modelo atómico, heredado de principios del siglo XX, de modo que sea posible mejorar las explicaciones del comportamiento de la materia, a partir de las formulaciones de la física cuántica.
Luis Adolfo Orozco es doctor en fisica por la Universidad de Texas en Austin. Trabajo en el Laboratorio Europeo de Fisica de Particulas (CERN) midiendo la masa del antiproton de 1987 a 1990. Fue luego profesor en la Universidad del Estado de Nueva York en Stony Brook y en 2003 se cambio a la Universidad de Maryland en College Park para iniciar el grupo de fisica atomica, molecular y optica. Sus trabajos dirigidos a entender mejor la luz llevaron a su grupo de investigacion y a sus colaboradores de la Univesidad de Oregon a medir el campo electrico de un foton con un metodo que simultaneamente permite estudiar los aspectos de onda y de particula de la luz.. Utilizando luz desarrollaron una trampa para atrapar unos pocos atomos de Francio, uno de los elementos mas raros del planeta, cuya estructura atomica tiene el potencial de revelar informacion sobre la fuerza debil, la responsable del inicio del ciclo solar; la que convierte a los protones en neutrones. Sus experimentos han sido seleccionados por el American Institute of Physics entre los mejores de los anos 1996, 2000 y 2002 y fueron reportados en las revistas Science, Nature, Scientific American, Discover y Science News. En esta charla, Luis Adolfo Orozo explica la naturaleza de la luz como una serie de particulas que no se desvian, un tema en discusion en la fisica desde los tiempos de Isaac Newton. El argumento en favor de las ondas contra las particulas es resuelto en la electrodinamica cuantica mediante un formalismo que combina ambos aspectos. El formalismo es estadistico, y como con todo fenomeno cuantico en general, es mediante la incertidumbre estadistica, las fluctuaciones que las naturalezas ondulatoria y de particula de la luz residen lado a lado de manera auto consistente.