Tendencias21
Diseñan el primer motor cuántico, formado sólo por dos átomos

Diseñan el primer motor cuántico, formado sólo por dos átomos

Un grupo de físicos de la Universidad de Augsburgo, en Alemania, ha diseñado un motor que está formado por sólo dos átomos ultra-fríos que se moverían atrapados dentro de un anillo de luz láser. Aunque todavía este motor existe únicamente como idea, los científicos aseguran que hoy día ya se podría fabricar. Por otro lado, su funcionamiento ha sido demostrado mediante complejos cálculos. Físicos y otros científicos señalan el interés de la idea, aunque aún quedan grandes cuestiones por resolver, entre ellas, las de su aplicación práctica. Por Yaiza Martínez.

Diseñan el primer motor cuántico, formado sólo por dos átomos

El primer motor eléctrico de la historia fue creado hace cerca de dos siglos y, en las últimas décadas, científicos e ingenieros han trabajado para construir motores cada vez más pequeños.

Ahora, un equipo de físicos teóricos ha ideado una versión del clásico motor eléctrico giratorio… fabricada con tan sólo dos átomos.

Según se explica en la revista Science, este motor consistiría en un anillo de luz portador de dos átomos ultra-fríos. Sus creadores aseguran que la máquina cuántica podría fabricarse ya en la actualidad, incluso a pesar de que ni siquiera ellos pueden explicar del todo su funcionamiento.

Átomos atrapados en luz

A escala macroscópica, un motor eléctrico rotatorio es una máquina que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Estas máquinas se componen principalmente de dos partes: un estator o parte fija, que da soporte mecánico, y un rotor.

Los físicos Alexey Ponomarev, Peter Hänggi y Stanislav Denisov, de la Universidad de Augsburgo, en Alemania, han ideado el equivalente atómico o de mecánica cuántica de un motor de este tipo.

Su máquina consistiría en una serie de puntos de luz láser que formarían un círculo. Estos puntos de luz láser atraparían en su interior dos átomos ultra-fríos.

Según explica la revista Futura-Sciences, atrapar átomos ultra-fríos usando fotones (las partículas elementales de la luz) es una técnica bien conocida, por ejemplo, para fabricar relojes atómicos, cuyo funcionamiento se basa en la frecuencia de una vibración atómica.

Sin embargo, hasta ahora nadie había imaginado que este sistema pudiera ser utilizado también para generar un trabajo mecánico.

Portador e iniciador

Los átomos ultra-fríos atrapados por la luz serían dos átomos distintos. El primero de ellos, al que los físicos han bautizado como “portador” perdería un electrón y, por tanto, quedaría cargado eléctricamente. Es decir, sería “portador” de una corriente.

El segundo átomo, que sería neutro, por tanto, carecería de carga eléctrica serviría como “iniciador” o “arrancador” cuántico, explican los físicos en un artículo aparecido en Physical Review Letters.

En un motor eléctrico convencional, es la corriente eléctrica la que genera el movimiento de éste. En el caso del motor atómico, los científicos planean aplicar al sistema compuesto por estos átomos y la luz láser un campo eléctrico perpendicular al plano del anillo luminoso para poner el motor “en marcha”.

Dicho campo eléctrico provocaría inicialmente el movimiento del átomo “portador” pero, como nos encontramos en el nivel cuántico de la materia, éste no se movería siguiendo la trayectoria circular que pudiera seguir, por ejemplo, una bola.

Al ser una partícula cuántica, el movimiento del átomo “portador” debería ser considerado como una onda, es decir, que su posición vendría descrita sólo por la probabilidad.

Empujón atómico

Pero para que el átomo “portador” llegue a moverse se necesita no sólo este campo eléctrico, sino también el átomo “iniciador”.

Según explican los físicos, al aplicar el campo magnético al sistema, incidirían sobre éste ondas de igual fuerza que girarían alrededor del anillo en dos direcciones. La simetría de dichas ondas en un sentido u otro, provocaría que el movimiento global del átomo “portador” fuera igual a cero o nulo.

Por eso es necesario el segundo átomo, el “iniciador”, para que el “portador” se mueva. Este átomo sería el que permitiese el movimiento. Al no tener carga eléctrica alguna, provocaría una asimetría en las ondas energéticas, y funcionaría como un “empujón” para el “portador”.

Por último, para que el motor no sólo empiece a moverse sino también siga girando, el campo magnético aplicado debería oscilar según un patrón específico.

Esto que parece tan complicado funciona perfectamente en los cálculos realizados por los físicos, y todo a pesar de que incluso ellos reconocen no comprender completamente el papel del átomo “iniciador” en el proceso descrito.

Interés y aplicaciones

Según Sergej Flach, un físico del Instituto Max Planck de Alemania, teóricamente este desarrollo es muy interesante, aunque experimentalmente aún queden grandes cuestiones por resolver.

Para Roland Ketzmerick, otro físico teórico de la Universidad Técnica de Dresden, la idea del motor de dos átomos y luz está relacionada con largas configuraciones a modo de cadena de luz y átomos denominadas ratchets cuánticas. Ketzmerick señala el gran atractivo del diseño.

¿Pero para qué podría servir un motor tan pequeño? De momento para nada, publica Futura-Science. Sin embargo, su fabricación resulta de gran interés tanto en el plano teórico como en el plano experimental.

Yaiza Martinez

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Descubren un helecho tropical que transforma sus hojas muertas en nuevas raíces 9 febrero, 2024
    Para sobrevivir en el suelo anegado y bajo en nutrientes del bosque de Quebrada Chorro, en el oeste de Panamá, una especie de helecho tropical arborescente reutiliza sus hojas muertas, convirtiéndolas en nuevas raíces. Los científicos descubrieron que el helecho reconfigura estas “hojas zombis”, invirtiendo el flujo de agua para atraer nutrientes de regreso a […]
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren una extraña combinación de minerales en las muestras lunares de la misión Chang'e-5 de China 9 febrero, 2024
    Los minerales antiguos y nuevos identificados en las muestras lunares traídas por la misión Chang'e-5 de China están ayudando a los científicos a comprender mejor la historia de la Luna: ahora, los especialistas han descubierto más propiedades del sexto nuevo mineral lunar, llamado Changesite-(Y). Además, otros compuestos hallados, la seifertita y la stishovita, pueden coexistir […]
    Pablo Javier Piacente
  • Los robots que atienden a pacientes llegan a los hospitales 9 febrero, 2024
    Robots diseñados para brindar comodidad a los pacientes de edad avanzada y aliviar su ansiedad, han sido probados con éxito en un hospital de París: saludan, responden a preguntas, comprenden conversaciones grupales y apoyan las tareas de enfermería.
    Redacción T21
  • Una pequeña luna de Saturno parecida a la “Estrella de la Muerte” de Star Wars contiene un océano oculto 8 febrero, 2024
    Por debajo de la superficie repleta de cráteres de Mimas, una de las lunas más pequeñas de Saturno, se esconde un océano global de agua líquida de reciente formación. El satélite posee tan sólo unos 400 kilómetros de diámetro y presenta un notable parecido con la “Estrella de la Muerte”, una estación espacial imperial que […]
    Pablo Javier Piacente
  • Logran controlar un objeto virtual con la mente durante un sueño lúcido 8 febrero, 2024
    Un grupo de participantes en un nuevo estudio científico logró manejar un vehículo virtual a través de un avatar únicamente con su mente, mientras sus cerebros permanecían en la fase REM del sueño. Además de profundizar en los misterios de la consciencia humana, la innovación podría facilitar el acceso a nuevos desarrollos tecnológicos, como un […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un proyecto global trabaja para crear de forma colaborativa un cerebro robótico general 8 febrero, 2024
    El auge de la inteligencia artificial generativa impulsa un proyecto global que trabaja para crear un cerebro robótico general, capaz de generar androides como los que hemos visto hasta ahora solo en la ciencia ficción. Pero es cuestión de tiempo que convivamos con ellos en perfecta armonía. Ya no es una utopía.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • La IA está capacitada para resolver dilemas morales cuando conduce vehículos autónomos 8 febrero, 2024
    Los sistemas de IA muestran significativas similitudes éticas con las reacciones humanas ante dilemas morales, lo que los acreditan para conducir vehículos autónomos tal como lo harían las personas.
    Redacción T21
  • Los huracanes se están volviendo tan fuertes que ya no existen categorías para clasificarlos 7 febrero, 2024
    Cinco tormentas en la última década tuvieron velocidades de viento que pertenecen a una hipotética categoría 6 en la escala de huracanes Saffir-Simpson: el fenómeno obligaría a los científicos a crear una nueva clasificación, capaz de reflejar la virulencia de los huracanes en la actualidad. Las causas principales del fenómeno tienen su origen en el […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un asteroide habría explotado sobre la Antártida hace unos 2,5 millones de años 7 febrero, 2024
    Un asteroide se desintegró sobre el continente antártico hace aproximadamente 2,5 millones de años: la evidencia proviene de un análisis químico de más de 100 pequeños trozos de roca extraterrestre, que se han preservado dentro de las enormes capas de hielo. Hasta el momento, solo se conocen otros dos eventos de explosiones aéreas antiguas en […]
    Pablo Javier Piacente
  • Crean la primera niña de inteligencia artificial del mundo 7 febrero, 2024
    La primera niña IA del mundo ha sido creada por científicos chinos, que la han dotado de emociones e intelecto y de la capacidad de aprender de forma autónoma. Se comporta como si tuviera tres o cuatro años y representa un avance significativo para el campo de la inteligencia artificial general.
    Redacción T21