Los condensados de Bose-Einstein

Representación del condensado Bose-Einstein. Fuente: Nist/Jila/Cu-Boulder.

Pero antes de decir algo sobre las propiedades de estos condensados, a los que se considera el quinto estado de la materia, después del sólido, líquido, gaseoso y plasma, explicaré un poco de su historia, asociada a los científicos que le dan nombre. Es una historia interesante porque muestra que, a pesar de no ser frecuente –pero tampoco insólito– en ocasiones los avances científicos siguen caminos diferentes a los habituales. En este caso, el camino que siguió un científico que, temeroso de que el resultado al que había llegado no fuese apreciado por otros, se aventuró a pedir ayuda al hombre que más respetaba. El 4 de junio de 1924 Satyendra Nath Bose (1894-1974), un físico prácticamente desconocido fuera de la India, que trabajaba en la Universidad de Dacca, escribió a Albert Einstein, ya entonces la gran estrella de la física: “Me atrevo a enviarle el artículo adjunto para su conocimiento y opinión. Estoy ansioso de saber lo que piensa de él”. Y después de mencionar brevemente su contenido, añadía: “No sé suficiente alemán para traducir el artículo. Si usted piensa que merece ser conocido le agradecería si dispone que sea publicado en el Zeitschrift für Physik. Aunque sea un completo extraño para usted, no siento ninguna duda en realizarle tal petición. Porque todos somos sus discípulos, habiéndonos beneficiados de sus enseñanzas a través de sus escritos”.

El manuscrito que Bose envió a Einstein incluía una nueva forma, más satisfactoria, de deducir la ley de radiación de un cuerpo negro, que Max Planck había obtenido de manera semiempírica en 1900, ley que puso en marcha la física cuántica. Einstein entendió perfectamente la importancia del trabajo de Bose, y además se dio cuenta de algo que éste no apreció. Tradujo el artículo de Bose, hizo que se publicara, y añadió una “nota del traductor” señalando que él mismo iba a desarrollar algunas de las consecuencias del trabajo.Y así lo hizo en dos artículos que aparecieron en 1925 y en los que señaló que en un gas de fotones (las partículas de masa nula, los “cuantos” de energía que según la física cuántica forman la luz) se podría producir una “condensación” o en otras palabras, que un grupo de fotones (y también otras partículas elementales, los denominados “bosones”, que comparten propiedades de los fotones) podía actuar como si fuese una unidad, sin que entre ellos pareciese que existieran fuerzas de interacción. Además predijo que “si la temperatura desciende lo suficiente” se produciría en ese gas “una caída brutal y acelerada de la viscosidad en el entorno de una cierta temperatura”, que estimaba para el helio líquido en unos 2 grados kelvin (equivalentes a 271,15 grados centígrados bajo cero). Se refería a la superfluidez, una propiedad que, junto ala superconductividad, acompaña a los condensados de Bose-Einstein.

Los aniversarios, a los que tan aficionados somos en la actualidad, no pasan de ser coincidencias numéricas con escaso significado, pero el experimento realizado en la Estación Espacial Internacional, cuando se cumplen 95 años de la extrapolación que Einstein hizo de la aportación de Bose y 25 años del trabajo de Cornell y Wieman, ayuda a no solo a rellenar noticias sino también a educar, pero sobre todo constituye un avance importante en la comprensión delas propiedades macroscópicas de la física cuántica, ya que las condiciones existentes en la Estación Espacial han permitido que los condensados permanezcan estables durante algo más de 1 segundo, mientras que en un experimento anterior al lanzamiento se mantenían únicamente 40 millonésimas de segundo, y que contengan el triple de átomos de rubidio, con lo que las propiedades cuánticas se pueden medir con mayor precisión. Un paso más en la exploración de un mundo científico poco conocido todavía: el de los sistemas cuánticos macroscópicos. En alguna ocasión he manifestado la poca fe que tengo en la Estación Espacial Internacional. Al menos en esta ocasión no ha sido así. Justo es reconocerlo.