Científicos logran controlar el núcleo de un átomo usando solo campos magnéticos

Un incidente en un laboratorio se ha traducido en un avance para resolver un problema sin solución desde hace 58 años, que tendrá importantes implicaciones en la computación cuántica y en campos como la resonancia magnética.

Un equipo de ingenieros de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) de Sídney ha logrado controlar el núcleo de un átomo usando solo campos magnéticos, una posibilidad que se había sugerido en 1961, pero que hasta ahora no se había logrado, señala un estudio que publica ester miércoles Nature.

"Este descubrimiento significa que ahora tenemos una vía de desarrollo para crear ordenadores cuánticos usando giros de un único átomo sin necesidad de crear para su funcionamiento un campo magnético oscilante", destacó en un comunicado Andrea Morello de la UNSW.

Pero, además, se pueden emplear estos núcleos "como sensores exquisitamente precisos de campos eléctricos y magnéticos o para dar respuesta a preguntas fundamentales de la ciencia cuántica", agregó Morello, quien subrayó: poder controlar el núcleo de un átomo con campos eléctricos y no magnéticos tiene "consecuencias de gran alcance".

Para generar campos magnéticos son necesarias grandes bobinas y corrientes, y además las leyes de la física dictan que es difícil confinarlos en lugares pequeños y tienden a tener una gran área de influencia.

Los campos eléctricos, sin embargo, pueden producirse en la punta de un electrodo diminuto y caen lejos de él, por lo que el control de los núcleos individuales colocados en los dispositivos nanoelectrónicos es mucho más fácil.

Este descubrimiento supone también un avance para las resonancias magnéticas, una técnica ampliamente usada en medicina o química, y Morello lo explicó con el ejemplo de una mesa de billar.

"Hacer una resonancia magnética es como intentar mover una bola determinada sobre una mesa de billar levantando la mesa y agitándola, no solo se mueve la bola elegida sino todas ellas".

"La nueva técnica es -dijo- como si alguien nos diera un palo de billar para golpear la bola elegida justo dónde quieres".

Controlar el giro de un núcleo solo con campos eléctricos fue una posibilidad sugerida en 1961 por el premio nobel y físico Nicolaas Bloenbergen, uno de los pioneros en el campo de las resonancias magnéticas.

Morello reconoció que nunca había oído hablar de la resonancia nuclear eléctrica y que descubrieron ese efecto "totalmente por casualidad" ya que nunca se les habría ocurrido ir a buscarlo.

Unos de los firmantes del estudio Serwan Asaad señaló que el objetivo inicial era "explorar la frontera entre el mundo cuántico y el mundo clásico, establecida por el comportamiento caótico del espín nuclear. Este fue un proyecto puramente de curiosidad, sin ninguna aplicación en mente".

Sin embargo, durante los experimentos para realizar una resonancia magnética nuclear con un único átomo de antimonio vieron que algo no iba bien, hasta que se dieron cuenta de que estaban haciendo era una resonancia eléctrica y no magnética.

Este "resultado histórico abrirá un tesoro de descubrimientos y aplicaciones", afirmó Morello, para quien el sistema que han creado tiene la complejidad suficiente para estudiar cómo el mundo clásico en el que vivimos emerge del reino cuántico.

Además, consideró que se puede usar esa complejidad cuántica para construir sensores de campos electromagnéticos con una sensibilidad muy mejorada. "Y todo esto, en un simple dispositivo electrónico hecho de silicio, controlado con pequeños voltajes aplicados a un electrodo de metal".

Fuente: EFE