Las ondas de radio se han enfriado hasta acercarse a su estado fundamental cuántico, un proceso que elimina el ruido en la detección de radio, permitiendo que incluso las señales más débiles se destaquen. El logro podría promover muchas áreas de investigación donde pequeñas fluctuaciones de temperatura impiden el progreso, incluida la detección de materia oscura, un paso necesario para explicar la composición del 85 por ciento de la masa del universo.
Las estaciones de radio pueden aspirar a ser geniales, pero para la mayoría de las personas, la idea de que las ondas de radio tengan temperatura se siente como un error de categoría. Sin embargo, la antena con la que detectamos las ondas de radio está formada por átomos que, como todo lo demás en el universo, se mueven de forma aleatoria, introduciendo ruido en el sistema. Dado que los movimientos reflejan la temperatura de la antena, los físicos se refieren a las señales de radio afectadas como calientes.
Una señal de radio potente cercana puede abrumar cualquier calor en el sistema, por lo que podemos escuchar nuestra música favorita con claridad. Sin embargo, cuando intentamos aprovechar las ondas de radio al límite de nuestra capacidad de escuchar, enfriar la antena y, por lo tanto, las ondas mismas, es vital para evitar ser abrumado por la estática. Un equipo de la Universidad Tecnológica de Delft ha anunciado en Science Advances que han llevado las ondas de radio a temperaturas cercanas a las más frías posibles.
Para propósitos de enfriamiento ordinarios, un objeto puede bañarse en un medio muy frío, como nitrógeno líquido, que extrae el calor. Cuando se requieren temperaturas aún más frías, como para eliminar el calor que podría dominar las señales de una máquina de resonancia magnética, se usa helio líquido en su lugar, lo que reduce las temperaturas a solo 2,2 grados por encima del cero absoluto.
Sin embargo, incluso eso es demasiado cálido para algunos propósitos de investigación. Los telescopios ópticos, infrarrojos y de frecuencia de gigahercios han utilizado técnicas cuánticas para enfriar la radiación electromagnética, pero han fallado para frecuencias de cientos de megahercios, coincidentemente las utilizadas por las estaciones de radio FM.
Es esta parte del espectro que el profesor Gary Steele y los coautores buscan enfriar. Utilizaron una adaptación de las técnicas de enfriamiento por láser que recientemente estableció un récord mundial de 38 picoKelvins (38 billonésimas de grado por encima del cero absoluto). El proceso adaptado se conoce como acoplamiento de presión de fotones y utiliza la presión de radiación de los fotones a una frecuencia para extraer calor de los que se encuentran en otras partes del espectro electromagnético. Steele y sus coautores acoplaron dos circuitos superconductores y transfirieron calor de uno a otro para lograr sus impresionantes ondas de radio frías.
“El ruido dominante que queda en el circuito se debe solo a las fluctuaciones cuánticas, el ruido que proviene de los extraños saltos cuánticos predichos por la mecánica cuántica”, dijo Steele en un comunicado.
La idea general del acoplamiento de fotopresión ha existido durante varios años, pero el documento afirma que los autores lograron una fuerza de acoplamiento alrededor de 10 veces mejor que cualquier cosa reportada anteriormente. Esto empujó las señales de radio a registrar bajas temperaturas, pero el equipo describe formas en las que esperan bajar aún más, tomando temperaturas efectivas “muy por debajo de la temperatura física de cualquier baño”. Estos podrían permitir la detección de radio mucho más sensible que cualquier cosa lograda hasta ahora, lo que podría resultar invaluable para la detección de materia oscura o ciertas operaciones de computación cuántica.
Con información de IFL Science
