L'ICFO presenta una tècnica revolucionària per observar per primera vegada àtoms sense destruir-los

Com observar un àtom sense que aquest quedi destruït en el procés? Un grup d'investigadors de l'Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), amb seu a Castelldefels (Barcelona), acaba de presentar a la revista Nature Photonics una nova i revolucionària tècnica que permetrà precisament això, observar àtoms individuals sense necessitat de destruir-los. Els beneficis d'aquest nou mètode es deixaran notar en els més variats camps de la Ciència.

Aprofundir en el coneixement del cervell humà, comprendre l'instant en què es va originar l'Univers, detectar ones gravitacionals o millorar la precisió dels sistemes GPS són tasques extremadament difícils i que requereixen de l'habilitat de visualitzar elements extremadament fràgils i que, fins al moment , resultaven irremeiablement danyats per qualsevol intent d'observar. El simple fet de l'observació d'un àtom, en efecte, implica enviar contra ell altres partícules (normalment fotons) que inevitablement alteren la seva estructura per sempre. És com si per observar un cotxe en moviment no tinguéssim altre mitjà que llançar contra ell un altre vehicle i mesurar els efectes de la col · lisió. Ara, però, i gràcies a la física quàntica, un equip de científics ha trobat una solució al problema.
En un article publicat a Nature Photonics, en efecte, un grup d'investigadors de l'Institut de Ciències Fotòniques assegura haver estat capaç d'observar un cos extremadament fràgil i volàtil gràcies a una nova tècnica no invasiva i que promet canviar els mètodes d'observació actuals.

Liderats per Morgan Mitchell, els investigadors van aplicar la tècnica, anomenada "de mesura quàntica sense demolició" a un núvol d'àtoms. I van ser capaços d'observar el "spin" dels electrons d'aquests àtoms sense fer mal a cap d'ells en el procés. Es tracta de la primera vegada que es posa en pràctica amb èxit aquesta tècnica sobre un objecte material. El mateix mètode es podria estendre per permetre, també, l'observació d'àtoms individuals.

En el seu experiment, els científics van preparar diversos polsos de llum amb fotons que es trobaven en estats complementaris (una propietat quàntica de les partícules), i després van enviar aquests polsos a través del núvol d'àtoms. "Una primera mesura - explica Robert Sewell, investigador de l'ICFO - reflectir l'acció del primer dels polsos. La segona mesura, duta a terme amb fotons que estaven en estats complementaris respecte als primers, va esborrar els efectes de la mesura anterior, permetent observar les característiques originals de l'objecte". El nou procediment va permetre als investigadors obtenir informació precisa sobre el camp magnètic al voltant dels àtoms observats.

La informació obtinguda durant l'experiment supera amb escreix l'anomenat "límit quàntic estàndard", que quantifica la màxima quantitat d'informació que es pot extreure per mitjà de qualsevol altre mètode tradicional d'observació. "L'experiment-afegeix Sewell-constitueix una prova rigorosa de l'efectivitat de la física quàntica a l'hora de mesurar objectes delicats".