De tocar el viol¨ªn al mundo cu¨¢ntico de Einstein

El nobel de F¨ªsica Richard Feynman, uno de los cient¨ªficos m¨¢s brillantes del siglo XX, dej¨® miles de frases memorables, como esta: ¡°La f¨ªsica es como el sexo: seguro que tiene una utilidad pr¨¢ctica, pero no es por eso que lo hacemos¡±. En 1981, en una charla en el Instituto Tecnol¨®gico de Massachusetts, Feynman, uno de los padres de la bomba at¨®mica, reflexion¨® sobre el problema de simular con ordenadores cl¨¢sicos la f¨ªsica cu¨¢ntica, las asombrosas leyes que rigen el mundo de lo infinitamente peque?o. ¡°La naturaleza no es cl¨¢sica, joder, as¨ª que si quieres hacer una simulaci¨®n de la naturaleza, ser¨¢ mejor que la hagas mediante la mec¨¢nica cu¨¢ntica. Claro que es un problema maravilloso, porque no parece muy f¨¢cil¡±, proclam¨®.

Ese mismo a?o de 1981 naci¨® en Madrid Leticia Tarruell. Desde muy joven, iba para violinista. A los 21 a?os, hab¨ªa acabado los estudios finales en el Conservatorio Superior de M¨²sica de San Lorenzo de El Escorial y tocaba el viol¨ªn en una orquesta de m¨²sica de c¨¢mara. Pero, como pasatiempo, hab¨ªa hecho en paralelo la licenciatura de F¨ªsica. ¡°Mi proyecto principal era la m¨²sica, la f¨ªsica era para pas¨¢rmelo bien. Luego me di cuenta de que me gustaba m¨¢s el proyecto secundario que el principal¡±, recuerda.

Tarruell ha creado, por primera vez en Espa?a, un condensado de Bose-Einstein, un nuevo estado de la materia predicho por Albert Einstein hace 90 a?os

Hoy, Tarruell hace realidad el sue?o de Feynman. En su laboratorio del Instituto de Ciencias Fot¨®nicas (ICFO), en Castelldefels (Barcelona), ha construido un simulador cu¨¢ntico: una m¨¢quina que enfr¨ªa ¨¢tomos hasta casi el cero absoluto (menos de -273 grados) y permite manipularlos a voluntad para simular, por ejemplo, materiales que todav¨ªa no existen, como superconductores de electricidad a temperatura ambiente. Su trabajo se ha publicado en revistas como Science y Nature. Y acaba de recibir el premio al mejor investigador novel en f¨ªsica experimental otorgado por la Real Sociedad Espa?ola de F¨ªsica y la Fundaci¨®n BBVA.

¡°La m¨²sica y la investigaci¨®n se parecen bastante. Aprendes cosas nuevas todo el rato y tambi¨¦n es un trabajo en equipo¡±, reflexiona. En 2002, Tarruell cogi¨® su viol¨ªn y se fue de beca Erasmus a la Universidad Par¨ªs 7, en la capital francesa. All¨ª conoci¨® el mundo de los ¨¢tomos ultrafr¨ªos. ¡°Iba para seis meses y me qued¨¦ seis a?os¡±, rememora.

Tras pasar cuatro a?os en la Escuela Polit¨¦cnica Federal de Z¨²rich (Suiza) y ganar una plaza fija en el Centro Nacional para la Investigaci¨®n Cient¨ªfica franc¨¦s, Tarruell regres¨® a su pa¨ªs de nacimiento en 2013. Es un cerebro fugado y recuperado. ¡°Llevaba toda la vida diciendo que era una pena que no se hicieran m¨¢s experimentos as¨ª en Espa?a y que si un d¨ªa me sal¨ªa la oportunidad volver¨ªa. Si te dan la oportunidad y no vuelves, te tienes que tragar todo lo que has dicho de que tiene que haber m¨¢s investigaci¨®n en Espa?a¡±, recuerda entre risas.

El equipo de Tarruell ha realizado m¨¢s de 700 pedidos de piezas para construir su m¨¢quina. ¡°Enfriar un ¨¢tomo es reducir su velocidad. Cuanto m¨¢s lentos van, m¨¢s fr¨ªos est¨¢n¡±, se?ala la f¨ªsica. Su artilugio se queda a tan solo decenas de milmillon¨¦simas de grado del cero absoluto. A esa temperatura, el ¨¢tomo casi no se mueve y se pueden medir muy bien sus caracter¨ªsticas. Un ¨¢tomo de cesio-133, por ejemplo, produce 9.192.631.770 oscilaciones en un segundo si est¨¢ a 273 grados bajo cero. Ni una m¨¢s, ni una menos. Desde 1967, un segundo de tiempo se define como la duraci¨®n de 9.192.631.770 oscilaciones de un ¨¢tomo de cesio-133. Los ¨¢tomos ultrafr¨ªos miden el tiempo de nuestras vidas.

¡°Nosotros metemos los ¨¢tomos en una trampa, que hacemos con campos magn¨¦ticos o con l¨¢seres que focalizamos mucho. Si los enfriamos lo suficiente, entran en un r¨¦gimen cu¨¢ntico¡±, detalla la investigadora. Cuando est¨¢n muy calientes, a?ade, los ¨¢tomos son como bolas de billar: part¨ªculas que se mueven muy r¨¢pido y chocan entre ellas. Pero cuando se enfr¨ªan, se empiezan a comportar tambi¨¦n como ondas. Entran en juego las fascinantes leyes que rigen el mundo invisible. La misma part¨ªcula puede estar en dos sitios a la vez.

Algunos f¨ªsicos te¨®ricos, como los espa?oles Ignacio Cirac y Oriol Romero-Isart, han propuesto investigar si un animal, enfriado hasta el cero absoluto, puede estar en dos sitios a la vez. Ser¨ªa un animal microsc¨®pico, por supuesto: el oso de agua, un invertebrado de unos 0,5 mil¨ªmetros. F¨ªsicos experimentales como Tarruell ser¨¢n los encargados de averiguarlo en el futuro, cuando la tecnolog¨ªa est¨¦ lista.

El 'santo grial' de este campo de investigaci¨®n es encontrar un material superconductor de electricidad a temperatura ambiente

De momento, la principal l¨ªnea de investigaci¨®n del grupo de Tarruell es intentar entender las propiedades de sistemas cu¨¢nticos de muchas part¨ªculas. ¡°Una sola part¨ªcula no se comporta igual que 100.000 cuando interact¨²an entre ellas. Me interesa saber qu¨¦ tipo de nuevo comportamiento colectivo aparece. Pasa igual en la sociedad. No por entender a dos o tres personas entiendes c¨®mo funciona la sociedad. En la mec¨¢nica cu¨¢ntica es lo mismo¡±, aclara.

Hace un a?o, el equipo de Tarruell cre¨®, por primera vez en Espa?a, un condensado de Bose-Einstein, un estado de la materia que se obtiene a temperaturas cercanas al cero absoluto, en el que todas las part¨ªculas se encuentran en el mismo estado y se pueden manipular f¨¢cilmente: colocarlas en l¨ªnea o formando un plano o una estructura tridimensional. El concepto del condensado de Bose-Einstein surgi¨® en la d¨¦cada de 1920, cuando un desconocido f¨ªsico de Calcuta (India), Satyendra Nath Bose, envi¨® un manuscrito a Albert Einstein con las ideas fundacionales. En 1995, 70 a?os despu¨¦s de la predicci¨®n de este nuevo estado de la materia, los f¨ªsicos estadounidenses Eric Cornell y Carl Wieman lograron un condensado de Bose-Einstein. Ganaron el premio Nobel de F¨ªsica por ello.

El santo grial de este campo de investigaci¨®n es encontrar un material superconductor de electricidad a temperatura ambiente. Las empresas el¨¦ctricas a?aden aproximadamente un 15% al consumo medido por un contador para compensar las p¨¦rdidas en forma de calor en las redes de transporte con cables de cobre. Un superconductor ahorrar¨ªa miles de millones de euros y una cantidad ingente de emisiones de CO₂, gas responsable del cambio clim¨¢tico generado, por ejemplo, al quemar carb¨®n para producir electricidad.

Algunos materiales se comportan como superconductores a temperaturas ultrafr¨ªas. ¡°Uno de los objetivos es ver c¨®mo funcionan estos materiales, porque si alguien entiende su funcionamiento a lo mejor averigua qu¨¦ hay que hacer para que funcionen a temperatura ambiente¡±, apunta Tarruell. En lugar de trabajar con electrones, personajes esenciales de los superconductores, pero m¨¢s indomables, la investigadora trabaja con ¨¢tomos de potasio, domesticables cuando se llevan al estado de condensado de Bose-Einstein. ¡°Es como un Lego cu¨¢ntico. Podemos fabricar casi cualquier cosa cu¨¢ntica que se nos ocurra¡±, indica Tarruell. Incluyendo materiales que no existen en la naturaleza. Es el sue?o que tuvo el nobel Richard Feynman en 1981. Cuando naci¨® Leticia Tarruell.