Gases atómicos a temperaturas cercanas al cero absoluto

Abstract

En este artículo se presenta una descripción de las propiedades y del comportamiento de los gases atómicos a temperaturas cercanas al cero absoluto, es decir, a -273 grados Celsius. En primer lugar se establecen las diferencias entre fermiones y bosones, que son los dos tipos de átomos que existen en la naturaleza. Se discuten las diferencias del comportamiento de los gases atómicos dependiendo de la naturaleza fermiónica o bosónica de los átomos que los componen cuando la temperatura se reduce drásticamente. Se describen las técnicas desarrolladas durante varias décadas para la obtención de temperaturas por debajo de un nanokelvin, y que son las más bajas que se han alcanzado jamás. Dichos métodos son enfriamiento a través de luz láser, el enfriamiento por evaporación y el enfriamiento asistido. Finalmente, se describen los fenómenos únicos que exhiben estos gases, esto es, la condensación de Bose-Einstein y la formación de un gas degenerado de Fermi.

A description of the properties and behaviour of atomic gases at temperatures near absolute zero, -273 Celsius degrees, is presented in this paper. First, we establish the differences between fermions and bosons, which are the two types of atoms in nature. The differences in the behaviour of the atomic gases due to their fermionic or bosonic nature, as the temperature is drastically reduced, are discussed here. We also describe the methods that were developed during the past decades for cooling atomic gases at temperatures below one nanokelvin, which are the lowest temperatures ever achieved. These methods are laser cooling, evaporative cooling and sympathetic cooling. Finally, we describe the peculiar phenomena observed in these gases, namely, Bose-Einstein condensation and the formation of a degenerated Fermi gas.