01.07.2022 - Universität Innsbruck

Un espejo rastrea una pequeña partícula

Método de autointerferencia

La detección con nanopartículas levitadas se ha visto limitada hasta ahora por la precisión de las mediciones de posición. Ahora, investigadores de la Universidad de Innsbruck, dirigidos por Tracy Northup, han demostrado un nuevo método de interferometría óptica en el que la luz dispersada por una partícula se refleja en un espejo. Esto abre nuevas posibilidades para utilizar las partículas levitadas como sensores, en particular, en los regímenes cuánticos.

Las nanopartículas levitadas son herramientas prometedoras para detectar fuerzas ultradébiles de origen biológico, químico o mecánico, e incluso para probar los fundamentos de la física cuántica. Sin embargo, estas aplicaciones requieren una medición precisa de la posición. Investigadores del Departamento de Física Experimental de la Universidad de Innsbruck (Austria) han demostrado ahora una nueva técnica que aumenta la eficacia con la que se detecta la posición de un objeto levitado submicrónico. "Normalmente, medimos la posición de una nanopartícula con una técnica llamada interferometría óptica, en la que parte de la luz emitida por una nanopartícula se compara con la luz de un láser de referencia", explica Lorenzo Dania, estudiante de doctorado del grupo de investigación de Tracy Northup. "Un rayo láser, sin embargo, tiene una forma muy diferente al patrón de luz emitido por una nanopartícula, lo que se conoce como radiación dipolar". Esa diferencia de forma limita actualmente la precisión de la medición.

Método de autointerferencia

La nueva técnica demostrada por Tracy Northup, profesora de la Universidad de Innsbruck, y su equipo resuelve esta limitación sustituyendo el rayo láser por la luz de la partícula reflejada por un espejo. La técnica se basa en un método de seguimiento de iones de bario desarrollado en los últimos años por Rainer Blatt, también de la Universidad de Innsbruck, y su equipo. El año pasado, los investigadores de ambos equipos propusieron ampliar este método a las nanopartículas. Ahora, utilizando una nanopartícula levitada en una trampa electromagnética, los investigadores demostraron que este método superaba a otras técnicas de detección de última generación. El resultado abre nuevas posibilidades para utilizar las partículas levitadas como sensores -por ejemplo, para medir fuerzas diminutas- y para llevar el movimiento de las partículas a los ámbitos descritos por la mecánica cuántica.

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