Diez logros de la Física Experimental en 2010
1) Antihidrógeno:
Todos sabemos que el átomo de hidrógeno (común) está compuesto de un protón (que forma el núcleo), de carga positiva, y un electrón, de carga negativa. El antihidrógeno, en cambio, se compone de un antiprotón (de carga negativa) y un positrón (es decir, un antielectrón, de carga positiva). El antihidrógeno se produce en aceleradores desde 1995, pero hasta ahora su existencia era muy breve, lo que no permitía estudiar sus propiedades en detalle. En Noviembre 2010, se logró por primera vez producir antihidrógeno a baja temperatura y además confinar el mismo durante un tiempo de un sexto de segundo.
Este avance fue realizado por un grupo del CERN, y es la primera vez que se logra confinar antimateria eléctricamente neutra. Será ahora posible medir por primera vez sus propiedades y verificar si es cierto lo que predice la teoría: El antihidrógeno debería tener la misma masa, el mismo momento magnético y los mismos niveles de energía (cuánticos) que el hidrógeno. Cualquier pequeña diferencia en los niveles de energía podría revelar una violación de la llamada simetría CPT (carga-paridad-inversión temporal) y ser de ayuda para resolver uno de los grandes misterios de la física: ¿Porqué hay mucha más materia que antimateria en el universo? Existe también un grupo en Japón que en Diciembre 2010 logró crear un haz de antihidrógeno.
2) Atmósfera de Exoplaneta Develada: Un grupo de astrónomos de Canadá y Alemania lograron realizar la primer medida directa de la atmósfera (es decir, de su espectro electromagnético) de un planeta que está fuera de nuestro sistema solar. El planeta, llamado HR8799, está a 130 años luz de la tierra, y si bien no muestra en principio signos de vida, la posibilidad de realizar estas medidas representa un gran avance en la búsqueda de vida en el universo.
3) Efectos Cuánticos en objetos macroscópicos: Físicos de la Universidad de California lograron observar efectos cuánticos (más precisamente la superposición cuántica de dos estados) en un objeto visible por el ojo humano! Se trata de un pequeño trozo de material piezoeléctrico mantenido a muy baja temperatura (tan sólo una milésima de grado por encima del cero absoluto (-273,15 grados centígrados)), el cual se expande y contrae regularmente cuando una corriente eléctrica lo atraviesa. Lograron así superponer un estado sin vibración con el primer estado vibracional (es decir, con 0 y un cuanto de energía vibracional respectivamente). Hasta ahora las superposiciones cuánticas controladas alcanzaban a sistemas de no más de de 60 átomos, pero este experimento involucra a miles de millones de átomos. Esta línea de investigación podría pues verificar este tipo de efectos cuánticos en sistemas verdaderamente macroscópicos.
4 Capas de invisibilidad: Grupos de investigación de Gran Bretaña y Dinamarca por un lado, y Estados Unidos y Singapur por el otro, han logrado construir velos capaces de esconder objetos tridimensionales en el primer caso, y bidimensionales, en el segundo, de tamaños milimétricos. Estos velos se basan en cristales de calcita.
5) Láseres Acústicos: Similares conceptualmente al láser óptico convencional, el láser acústico emite también ondas coherentes, pero en lugar de ser de luz, son ondas acústicas, es decir, ondas sonoras. Este tipo de láser permitiría obtener imágenes tridimensionales de objetos nanometricos. Fueron desarrollados por grupos de Universidades de Gran Bretaña y Estados Unidos, y operan a una frecuencia de 400 Gigahertz.
6) Condensado de Bose-Einstein de fotones (superfotón): Un condensado de Bose-Einstein (BEC) es un estado cuántico en el que partículas que siguen la estadística bosónica (bosones) ocupan todas el mismo estado cuántico. Esto se logra enfriando sistemas bosónicos a muy bajas temperaturas. En particular, el fotón (el cuanto de luz y ondas electromagnéticas) es un bosón. Físicos Alemanes de la Universidad de Bonn lograron en 2010 crear por primera vez un condensado de fotones. Si bien el fotón puede considerarse el más común de los bosones, los fotones son fácilmente creados y destruidos cuando interactúan con la materia, lo que hace muy difícil la formación de condensados fotónicos. El experimento podría ser de gran importancia para mejorar la tecnología de celdas solares.
7) Medición de efectos relativistas a bajas velocidades y distancias: Utilizando Relojes atómicos de frecuencias ópticas, científicos de Estados Unidos lograron verificar que el tiempo transcurre más rapidamente en un reloj situado a tan sólo 33 cm por encima de otro, y más lentamente en un reloj que viaja tan sólo a una velocidad de 35 km/h respecto de otro. Si bien las mediciones están en completo acuerdo con las predicciones de la teoría de Einstein, es la primera vez que se miden efectos relativistas a distancias y velocidades tan bajas y tan comunes para la escala humana.
8) Holografía en tiempo real: Investigadores de la Universidad de Arizona inventaron una pantalla hecha de un polímero fotorefractivo que reacciona velozmente a la luz láser. De este modo se consigue proyectar una escena en movimiento con la técnica de holograma, en 3 dimensiones y en tiempo real.
9) El protón es más pequeño de lo que se creía: Si bien hace más de 90 años que se realizan experimentos que permiten medir el tamaño del protón, un equipo de físicos del Instituto Max Planck de Optica cuántica de Alemania determinó en 2010 que el tamaño del protón es en principio 4% menor de lo que se pensaba. El equipo utilizó para ello hidrógeno muónico, en el que el electrón es reemplazado por un muón, una partícula mucho más pesada. Este resultado podría implicar grandes cambios en algunas teorías actuales tal como la electrodinámica cuántica (QCD).
10) El LHC del CERN: El acelerador más potente del mundo logró por primera vez alcanzar energías de 7 TeV (o sea 7 Teraelectronvoltios, lo que significa 7 billones de electronvoltios), en una colisión protón-protón.
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