En 1920, Santyendra Nath Bose desarrolló una estadística mediante la cual se estudiaba cuándo dos fotones debían ser considerados como iguales o diferentes. Envió sus estudios a Albert Einstein, con el fin de que le apoyara a publicar su novedoso estudio en la comunidad científica y, además de apoyarle. Einstein aplica estas reglas a los átomos preguntándose cómo se comportarían los átomos de un gas si se les aplicasen estas reglas. Así descubre los efectos que vienen del hecho de que a muy bajas temperaturas la mayoría de los átomos están al mismo estado cuántico, que sería el menos energético posible.
En física, el condensado de Bose-Einstein es el estado de agregación de la materia que se da en ciertos materiales a muy bajas temperaturas. La propiedad que lo caracteriza es que una cantidad macroscópica de las partículas del material pasan al nivel de mínima energía, denominado estado fundamental.
En el CBE, todos los átomos se encuentran en el mismo lugar, aunque esto va en contra de todo lo que vemos a nuestro alrededor. A las temperaturas increíblemente bajas que se necesita para alcanzar el estado de condensado de Bose- Einstein, se observa que los átomos pierden su identidad individual y se juntan en una masa común que algunos denominan superátomo.
Una explicación de cómo se forma el CBE es teniendo en cuenta que la temperatura de un sistema es una medida del movimiento de sus átomos. Para alcanzar el estado de CBE es necesario enfriar muchísimo los átomos, su velocidad disminuye hasta que su longitud de onda se hace tan larga que su onda es casi plana. En este punto, las ondas de todos los átomos enfriados se superponen, formando una única onda y alcanzando el estado de condensado de Bose- Einstein. Por eso se dice que los átomos se encuentran en el mismo lugar, porque todos son descritos por una única onda.
Algunas de las propiedades que se muestran en los átomos en estado CBE son las siguientes:
1. Los átomos están congelados. La interacción entre ellos es muy débil y entonces puede estudiarse el efecto que tiene la gravedad sobre ellos. Los resultados muestran que estos átomos se caen como si fueran una roca, pero siguen siendo un gas; se comportan como un sólido, pero no lo son. Es por eso que a veces el estado CBE se le denomina hielo cuántico.
2. Los átomos son coherentes, forman una única onda, como la luz láser. Los átomos del CBE son a los normales como la luz láser a la de una bombilla casera.
3. Un grupo de átomos en CBE se comporta de manera extraña ante la interacción con otro grupo de átomos diferente también en el mismo estado.
4. Cuando se ponen 2 átomos normales uno encima del otro, se obtiene el doble de átomos. Sin embargo, cuando se coloca un condensado de Bose- Einstein encima de otro, deja de haber átomos en esa región.
¿Cómo se obtienen en el laboratorio?
Se utiliza el método de enfriamiento por láser, haciendo que la luz rebote en los átomos con más energía que su impacto sobre los mismos. Cuando los fotones rebotan en el átomo, el electrón en el átomo que absorbe el fotón salta a un nivel superior de energía y rápidamente salta de regreso a su nivel original, expulsando el fotón de nuevo, logrando el descenso de su temperatura.
Para que ello suceda se necesita el color (o frecuencia) exacta de láser para la clase de átomo a enfriar. Finalmente, la sustancia se enfría aún más con la evaporación magnética de los átomos con más energía. Consiste en dejar escapar del confinamiento magnético a los átomos más energéticos, que al hacerlo se llevan consigo más energía de la que le corresponde, logrando así dejar dentro los de más baja temperatura.
Para darnos una idea de lo que sería un objeto cotidiano estando en estado de Bose-Einstein, proponemos imaginar que varias personas estuvieran sentadas en la misma silla, no una sentada sobre otra, sino literalmente todas sentadas en la misma silla, ocupando el mismo espacio en el mismo momento.
Los tamaños obtenidos de CBE más grandes son del tamaño de una pepita de melón. Imagínense una taza de té caliente, las partículas que contiene circulan por toda la taza. Sin embargo cuando se enfría y queda en reposo, las partículas tienden a ir en reposo hacia el fondo. Análogamente, las partículas a temperatura ambiente se encuentran a muchos niveles diferentes de energía. Sin embargo, a muy bajas temperaturas, una gran proporción de éstas alcanza a la vez el nivel más bajo de energía, el estado fundamental.
