Cargado negativamente y sin embargo bastante frío
Esto permite, por ejemplo, nuevas investigaciones de reacciones químicas en el espacio
Los aniones, iones con carga negativa, son reacios al enfriamiento. Físicos dirigidos por Matthias Weidemüller, de la Universidad de Heidelberg, y Roland Wester, de la Universidad de Innsbruck, han desarrollado ahora un método para enfriar aniones moleculares por debajo de 3 Kelvin en un tiempo extraordinariamente corto. Esto permite, por ejemplo, nuevas investigaciones de reacciones químicas en el espacio.
El enfriamiento de átomos e iones hasta casi el cero absoluto es hoy una práctica habitual en muchos laboratorios. Las partículas pueden controlarse muy bien a estas temperaturas, y estos sistemas constituyen una plataforma ideal para explorar muchas cuestiones científicas y son la base de relojes de precisión o bits cuánticos. Sorprendentemente, sin embargo, los iones con carga negativa, conocidos como aniones, eluden estos esfuerzos científicos. Son difíciles de enfriar. Investigadores de la Universidad de Heidelberg y la Universidad de Innsbruck han desarrollado conjuntamente una nueva técnica para separar selectivamente las partículas más calientes de una nube de iones moleculares y enfriar así los iones moleculares restantes por debajo de 3 Kelvin.
Enfriamiento evaporativo de aniones
En el experimento, los iones se encierran en una trampa de radiofrecuencia y se dispersan a lo largo del eje longitudinal de la trampa. Esto permite que los iones con mayor energía se alejen del centro de la trampa. "Aprovechamos esta circunstancia para extraer selectivamente estos iones de la trampa", explica Eric Endres, del Departamento de Física de Iones y Física Aplicada. "Utilizando un rayo láser enfocado situado en el borde de la nube de iones, neutralizamos los iones más calientes. Los fotones del láser desprenden así un electrón del anión, creando una molécula neutra que cae fuera de la trampa." Tras evaporarse los iones de mayor energía, los restantes se enfrían a una temperatura más baja. "Moviendo lentamente la luz láser hacia el centro de la trampa, los aniones de mayor energía se evaporan uno a uno, lo que lleva a una temperatura de 2,2 Kelvin en menos de cuatro segundos", explica Saba Hassan, del Instituto de Física de la Universidad de Heidelberg.
Las técnicas utilizadas hasta ahora permitían enfriar los aniones hasta 3 Kelvin. "Con nuestro método perfeccionado, esta barrera puede romperse ahora, en principio, para cualquier tipo de molécula cargada negativamente, lo que permite muchas nuevas investigaciones sobre los fundamentos de la naturaleza o, por ejemplo, de las reacciones químicas en el espacio", se congratulan los responsables del grupo de investigación, Matthias Weidemüller y Roland Wester.
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