Nuestra atracción física por los cuerpos calientes es real, según los físicos de UC Berkeley.
Para ser claros, no están hablando de la atracción sexual hacia un cuerpo humano "caliente".
Pero los investigadores han demostrado que un objeto brillante en realidad atrae átomos, al contrario de lo que la mayoría de las personas, incluidos los físicos, adivinarían.
El pequeño efecto es muy similar al efecto que tiene un láser sobre un átomo en un dispositivo llamado pinzas ópticas, que se utilizan para atrapar y estudiar átomos, un descubrimiento que condujo al Premio Nobel de Física de 1997 compartido por el ex profesor Steven UC BerkeleyChu, ahora en Stanford, Claude Cohen-Tannoudji y William D. Phillips.
Hasta hace tres años, cuando un grupo de físicos austríacos lo predijeron, nadie pensó que la luz regular, o incluso solo el calor emitido por un objeto cálido, el brillo infrarrojo que se ve al mirar a través de gafas de visión nocturnapodría afectar a los átomos de la misma manera.
Los físicos de UC Berkeley, expertos en medir fuerzas mínimas usando interferometría atómica, diseñaron un experimento para comprobarlo. Cuando midieron la fuerza ejercida por la llamada radiación del cuerpo negro desde un cilindro de tungsteno caliente sobre un átomo de cesio, la predicciónfue confirmado.
La atracción es en realidad 20 veces la atracción gravitacional entre los dos objetos, pero como la gravedad es la más débil de todas las fuerzas, el efecto sobre los átomos de cesio, o cualquier átomo, molécula u objeto más grande, generalmente es demasiado pequeño para preocuparseacerca de.
"Es difícil encontrar un escenario en el que esta fuerza se destaque", dijo la coautora Victoria Xu, una estudiante graduada en el departamento de física de UC Berkeley. "No está claro que tenga un efecto significativo en ninguna parte. Sin embargo".
Sin embargo, a medida que las mediciones de gravedad se vuelven más precisas, es necesario tener en cuenta estos efectos pequeños. La próxima generación de experimentos para detectar ondas gravitacionales desde el espacio puede usar interferómetros atómicos de banco de laboratorio en lugar de los interferómetros de un kilómetro de largo ahora en funcionamiento.Los interferómetros generalmente combinan dos ondas de luz para detectar pequeños cambios en la distancia que han recorrido; los interferómetros atómicos combinan dos ondas de materia para detectar pequeños cambios en el campo gravitacional que han experimentado.
Para una navegación inercial muy precisa utilizando interferómetros atómicos, esta fuerza también debería tenerse en cuenta.
"Esta atracción de cuerpo negro tiene un impacto donde las fuerzas se miden con precisión, incluidas las mediciones de precisión de constantes fundamentales, pruebas de relatividad general, mediciones de gravedad, etc.", dijo el autor principal Holger Müller, profesor asociado de física. Xu, Müllery sus colegas de UC Berkeley publicaron su estudio en la edición de diciembre de la revista Física de la naturaleza .
pinzas ópticas
Las pinzas ópticas funcionan porque la luz es una superposición de campos magnéticos y eléctricos: una onda electromagnética. El campo eléctrico en un haz de luz hace que las partículas cargadas se muevan. En un átomo o una esfera pequeña, esto puede separar cargas positivas, como el núcleo, a partir de cargas negativas, como los electrones. Esto crea un dipolo, permitiendo que el átomo o la esfera actúen como un pequeño imán de barra.
El campo eléctrico en la onda de luz puede mover este dipolo eléctrico inducido, así como puede usar un imán de barra para empujar un trozo de hierro.
Usando más de un rayo láser, los científicos pueden levitar un átomo o una cuenta para realizar experimentos.
Con luz débil e incoherente, como la radiación del cuerpo negro de un objeto caliente, el efecto es mucho más débil, pero aún así, encontró el equipo de Müller.
Midieron el efecto colocando un gas diluido de átomos de cesio fríos, enfriados a tres millonésimas de grado por encima del cero absoluto 300 nanoKelvin, en una cámara de vacío y lanzándolos hacia arriba con un pulso rápido de luz láser.
A la mitad se le da una patada extra hacia un cilindro de tungsteno de una pulgada de largo que brilla a 185 grados Celsius 365 grados Fahrenheit, mientras que la otra mitad permanece sin golpear. Cuando los dos grupos de átomos de cesio caen y se encuentran nuevamente, sus ondas de materia interfieren, permitiendo a los investigadores medir el cambio de fase causado por la interacción tungsteno-cesio, y así calcular la fuerza de atracción de la radiación del cuerpo negro.
"La gente piensa que la radiación del cuerpo negro es un concepto clásico en física, fue un catalizador para comenzar la revolución de la mecánica cuántica hace 100 años, pero todavía hay cosas interesantes que aprender sobre ella", dijo Xu.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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