Ubicados en medio de una masa de equipos láser, los investigadores han logrado desencadenar la reacción química más fría en el Universo conocido. Esta hazaña promete revelar algunas verdades esenciales sobre cómo reaccionan los componentes básicos de la materia a temperaturas extremadamente bajas.
¿Qué tan fría es la reacción exactamente? Estamos hablando en la región de 500 nanokelvin, solo unas pocas millonésimas de grado por encima del cero absoluto. La naturaleza gélida de esta configuración es importante, ya que a este tipo de temperaturas las moléculas tienden a disminuir hasta casi detenerse.
Si desea que ocurra una reacción química, las moléculas tardías no son lo que normalmente buscaría. Pero en este caso, la reducción de la temperatura y la velocidad le dio al equipo dirigido por la Universidad de Harvard la oportunidad de ver algo que nunca antes se había observado: el momento en que dos moléculas se unen y forman … dos moléculas nuevas.
Los científicos han podido observar la parte central de una reacción química. (Ming-Guang Hu)
"Probablemente en los próximos años, somos el único laboratorio que puede hacer esto". dice el físico Ming-Guang Hu
Las reacciones químicas toman solo un picosegundo, Lo que hace que tratar de capturar lo que sucede en ese período de tiempo sea muy complicado. Incluso los láseres ultrarrápidos que actúan como cámaras generalmente pueden capturar el inicio y el final de una reacción, no lo que sucede en el medio.
Por lo tanto, reducir la reacción en las temperaturas extremadamente frías logradas por el equipo fue la solución perfecta.
"Debido a que (las moléculas) están tan frías, ahora tenemos un efecto de cuello de botella". dice el biólogo químico Kang-Kuen Ni, también de la Universidad de Harvard.
La temperatura más fría absoluta en el universo es cero absoluto – pero es imposible de lograr
Las temperaturas ultra bajas significan energía ultra baja, lo que a su vez significa una reacción mucho más lenta: dos moléculas de potasio y rubidio elegidas por su flexibilidad se retrasaron en la etapa de reacción durante microsegundos (millonésimas de segundo).
Una técnica conocida como detección de fotoionización Luego se usó para observar lo que le estaba sucediendo a las dos moléculas, dando a los científicos datos reales invaluables para ayudar a informar sus modelos e hipótesis.
Ser capaz de observar reacciones químicas a tan corta distancia y en un nivel tan fundamental abre la posibilidad de poder diseñar nuevas reacciones también: se puede imaginar un número casi ilimitado de combinaciones, potencialmente útiles en todo, desde la construcción de materiales hasta computación cuántica.
Es un viaje que Kang-Kuen Ni ha estado haciendo durante años, trabajando a escalas increíblemente pequeñas para observar y controlar lo que sucede cuando los productos químicos reaccionan entre sí.
Ahora, el equipo está investigando formas en que las reacciones químicas pueden ser influenciadas o manipuladas a pedido, ya sea cambiando las energías involucradas antes de que ocurra la reacción, o incluso empujando las moléculas para alterar la reacción mientras está en progreso.
"Con nuestra capacidad de control, esta ventana de tiempo es lo suficientemente larga, podemos investigar" dice Hu. "Ahora, con este aparato, podemos pensar (reacciones influyentes). Sin esta técnica, sin este documento, ni siquiera podemos pensar en esto".
La investigación se publica en Ciencia.