Els científics utilitzen làser per refredar una petita àrea de pel·lícula fins a zero absolut per a sensors altament sensibles

Recentment, investigadors de la Universitat de Basilea van anunciar el desenvolupament amb èxit d'un nou mètode que pot refredar petites àrees de pel·lícula a temperatures molt properes al zero absolut (menys 273,15 graus centígrads) utilitzant només un làser. Aquesta pel·lícula altament refrigerada, segons l'informe, es pot utilitzar en el futur per a sensors extremadament sensibles.
L'astrònom alemany Johannes Kepler va tenir la idea d'una vela solar fa 400 anys, que és una nau espacial que utilitza la pressió lleugera de la llum solar per a la navegació còsmica i que es pot utilitzar per permetre que les naus naveguin per l'espai. Creia que quan la llum és reflectida per un objecte, s'exerceix una força. També va utilitzar aquesta teoria per explicar per què les cues dels cometes apunten lluny del sol.
L'equip estava dirigit pel Dr. Philipp Treutlein i el Dr. Patrick Potts. Les seves troballes es van publicar recentment a la revista científica Physical Review X.
Sense comentaris de mesura
Avui dia, els àtoms i altres partícules es frenen i es refreden amb el poder de la llum. Normalment es requereix un instrument sofisticat per a aquest propòsit. El que té d'especial en l'enfocament de l'equip esmentat anteriorment és que aconsegueixen aquest efecte de refredament sense fer cap mesura.
Segons les lleis de la mecànica quàntica, els bucles de retroalimentació sovint requereixen processos de mesura que poden provocar canvis en els estats quàntics i, per tant, provocar pertorbacions. Per evitar-ho, els investigadors de la Universitat de Basilea van crear un sistema anomenat "bucle de retroalimentació coherent" en què el làser actua com a sensor i com a amortidor.
Ho van aconseguir suprimint i refredant les vibracions tèrmiques d'una pel·lícula de nitrat de silici d'aproximadament mig mil·límetre de mida. En els seus experiments, els investigadors van dirigir el raig làser a la pel·lícula i van alimentar la llum reflectida de la pel·lícula a un cable de fibra òptica. Durant aquesta operació, la vibració de la membrana va produir petits canvis en la fase d'oscil·lació de la llum reflectida.
La informació sobre l'estat de moviment immediat de la membrana continguda en la fase d'oscil·lació es va utilitzar llavors, amb un retard de temps, per aplicar la quantitat adequada de força a la membrana en el moment adequat utilitzant el mateix làser. Els investigadors van utilitzar un cable de fibra òptica de 30-metre de llarg per aconseguir un retard òptim d'uns 100 nanosegons.
S'acosta al zero absolut
L'investigador postdoctoral i els seus col·legues de la Universitat de Basilea a Suïssa van refredar la membrana a 480 microKelvin, o menys d'una mil·lèsima part de grau per sobre del zero absolut.
En la següent etapa, perfeccionaran l'experiment per portar la membrana al seu estat fonamental de mecànica quàntica oscil·lant: la temperatura més baixa possible. La creació dels anomenats estats comprimits de la membrana hauria de ser concebible.
Aquests estats són de particular interès per a les estructures de sensors a causa de la seva capacitat per millorar la precisió de la mesura. En el futur, la microscòpia de força atòmica per escanejar superfícies a resolució nanomètrica serà una aplicació potencial per a aquests sensors.