Físicos del MIT captan las primeras imágenes de átomos individuales interactuando libremente

Físicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) consiguieron las primeras imágenes de átomos individuales interactuando libremente, el hallazgo se publicó en Physical Review Letters.

De acuerdo con un comunicado del MIT, este logro eventualmente permitiría a los científicos visualizar fenómenos cuánticos “nunca antes vistos en el espacio real”.

Las imágenes fueron posibles gracias a una técnica que desarrolló el equipo de esta investigación, que implica “congelar” los átomos y después iluminarlos.

La llamaron “microscopía con resolución atómica”, que consiste en encerrar una nube de átomos en una trampa flexible formada por un rayo láser, donde pueden interactuar libremente. Luego, se activa una red de luz que congela brevemente los átomos en su trayectoria.

Una vez congelados, se aplican láseres de alta precisión para iluminar los átomos suspendidos y así se crea una imagen de sus posiciones antes de que se disipen.

“Podemos ver átomos individuales en estas interesantes nubes de átomos y lo que hacen entre sí, lo cual es hermoso”, comentó Martin Zwierlein, profesor de la cátedra Física Thomas A. Frank, en el MIT que participó del estudio.

Este método lo usaron para visualizar diferentes tipos de átomos, como los bosones y también los fermiones, en vistas de que otras técnicas solo permitían ver la forma de una nube de átomos y no átomos individuales. “Era como ver una nube en el cielo, pero no las moléculas de agua que la componen”, señala Zwierlein.

Ahora, finalmente encontraron la forma de visualizarlos, “lo más difícil fue captar la luz de los átomos sin evaporarlos de la red óptica”, explica Zwierlein.

“Imagínense que si se les aplicara un lanzallamas a estos átomos, no les gustaría. Así que, a lo largo de los años, hemos aprendido algunos trucos para lograrlo. Y es la primera vez que lo hacemos in situ, donde podemos congelar repentinamente el movimiento de los átomos cuando interactúan fuertemente y verlos uno tras otro. Eso es lo que hace que esta técnica sea más potente que las anteriores”, puntualiza.

*En la parte superior de la imagen se puede ver una ilustración de la técnica para congelar los átomos y abajo están algunas de las imágenes captadas | MIT

¿Por qué los físicos quieren ver los átomos?

Los átomos son la base de todo lo que conocemos, todo está formado por ellos, pero no es posible verlos. Son tan pequeños, que su diámetro corresponde a aproximadamente una décima de nanómetro, que sería una millonésima parte del grosor de un cabello humano.

Los científicos creen que al visualizarlos podrán comprender mejor su naturaleza y aclarar algunos fenómenos de la física cuántica.

De hecho, planean aplicar esta nueva técnica para explorar teorías de estados cuánticos complejos y otros campos que han sido menos investigados.

“Ahí es donde la teoría se complica: cuando la gente empieza a dibujar imágenes en lugar de poder escribir una teoría porque no pueden resolverla por completo”, expresó Zwierlein, “ahora lo podemos verificar”.

MIT physicists have captured the first images of individual atoms freely interacting in space. The pictures reveal correlations among the “free-range” particles that until now were predicted but never directly observed. https://t.co/eSOLZy6jGz

— MIT.nano (@mit_nano) May 9, 2025

Referencia:

Ruixiao Yao, Sungjae Chi, Mingxuan Wang, Richard J. Fletcher y Martin Zwierlein. Measuring Pair Correlations in Bose and Fermi Gases via Atom-Resolved Microscopy, revista Physical Review Letters (2025)