13/Jul/08

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Átomos de Bohr milimétricos

Usando haces de luz láser unos físicos consiguen que un electrón localizado "orbite" lejos del núcleo de un átomo de potasio

Todos hemos estudiado en la escuela o el instituto el modelo de átomo de Bohr. En su simpleza estaba su belleza. Quizás algunos encontraron su afición por la física gracias a ese modelo, que permitía entender de manera sencilla y simple las propiedades de los átomos. Cuando hoy en día dibujamos un átomo como con un núcleo rodeado de elipses con electrones puntuales estamos realizando una representación del átomo de Bohr.

Ahora, y después de casi un siglo desde que el físico danés Niels Bohr sugiriera su modelo de "sistema planetario" para explicar el átomo de hidrógeno, los científicos de un equipo internacional consiguen crear átomos gigantes de un milímetro de diámetro que son lo más parecido hasta el momento a dicho modelo. Los resultados han sido publicados en Physical Review Letters.

Bohr propuso su modelo teórico en 1913; en él se sugería que los electrones orbitaban el núcleo atómico de manera similar a como los planetas orbitan alrededor del Sol. Además, añadía una serie de reglas que limitaban las posibles órbitas y decían cómo se emitía y absorbía la radiación electromagnética. El modelo proporcionaba unos resultados que estaban bastante cerca de lo que se podría medir experimentalmente, explicando propiedades ópticas y químicas.

El modelo de Bohr no fue tan exitoso a la hora de explicar el comportamiento de elementos más pesados que el hidrógeno, pero dio lugar a una comprensión más profunda del comportamiento de la materia a esas escalas, que finalmente desembocó en el nacimiento de la Mecánica Cuántica. La noción de electrones viajando por órbitas discretas fue eventualmente desplazada después por la idea de la Mecánica Cuántica, en la cual los electrones no tienen posiciones precisas y están distribuidos según dicta su función de ondas.

Según Barry Dunning, de la Universidad de Rice y uno de los autores del experimento actual, para sistemas bastante grandes los efectos cuánticos de la escala atómica pasan a ser los efectos casi clásicos descritos por el modelo de Bohr. Usando átomos de Rydberg (átomos altamente excitados) y campos eléctricos pulsados dice haber manipulado el movimiento del electrón, y creado estados en los que hay órbitas circulares similares a las del modelo de Bohr.

Por medio de rayos láser, los investigadores (un equipo internacional de diversas instituciones) excitaron átomos de potasio hasta niveles muy altos de energía, pero sin ionizarlos del todo. Gracias al uso cuidadoso de una serie de impulsos eléctricos ajustados especialmente para este fin consiguieron persuadir a los átomos para alcanzar un estado o configuración con electrones "localizados" que orbitaban lejos del núcleo atómico. De hecho, estos átomos son gigantes, con diámetros cercanos a un milímetro (ver foto).

Según Dunning las medidas muestran que los electrones permanecen localizados durante varias órbitas y se comportan como partículas clásicas. Según él, este trabajo tiene aplicaciones potenciales en la próxima generación de computadoras y en estudios del caos clásico y cuántico.

Fuente: NeoFronteras. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard