Escribe Juan Pablo Paz.
Con mucha alegría comparto una noticia importante: en el Laboratorio de Iones y Átomos Fríos (LIAF) que es parte del Departamento de Física de la FCEyN UBA y del IFIBA (UBA-Conicet) se logró atrapar un ion por primera vez. Hasta donde sabemos, este es el primer ion atrapado en América Latina. La víctima fue un átomo de Calcio que, tras ser ionizado, cayó en una trampa ubicada en el interior de una cámara de ultra alto vacío que se encuentra sobre una mesa óptica en una de las salas del LIAF, en el primer piso del Pabellón 1 de la Ciudad Universitaria de Buenos Aires, Argentina. La trampa es un pequeño dispositivo que genera campos electromagnéticos diseñados para empujar al ion hacia una pequeña región del espacio. La cámara de vacío en la que se ubica la trampa tiene varias ventanas que permiten iluminar el interior con láseres y recolectar la luz emitida por el ion. Los láseres se utilizan tanto para ionizar los átomos como para obligarlos a emitir luz (fluorescencia) y para enfriarlos.
En la siguiente imagen se muestra la señal luminosa emitida por un ion solitario. El primero que atrapamos se mantuvo en la trampa por algunas horas. Hoy su destino es incierto, lo mas probable es que se encuentre adherido a alguna de las paredes de la cámara de vacío. Pero el equipo del LIAF demostró ser capaz de atrapar iones de manera sistemática (de a uno o de a varios) y mantenerlos atrapados durante varios días. La fotografía del ion solitario esta inserta en un gráfico que muestra como varia la intensidad de la luz emitida desde la trampa cuando se permite que ingresen iones de a uno a la vez. A medida que entran, los iones se acomodan formando pequeños cristales, algunas de cuyas fotografías se ven también en la imagen. Cada ion aporta una cierta cantidad de luz, muy claramente identificable en el gráfico.
El LIAF está dirigido por Christian Schmiegelow (investigador del Conicet y profesor del DF). En este trabajo fue fundamental la participacion de Martín Drechsler (becario del Conicet) y de un gran grupo de estudiantes de física que se desempeñaron en el LIAF durante diversas etapas de sus carreras. En particular: Nicolás Nuñez Barreto (becario CONICET), Noelia Fernández y Matías Cveczilberg (tesistas de Licenciatura), Luis Biaus y Ulises López (estudiantes de Laboratorio 6 y 7). El LIAF tuvo el apoyo institucional del Departamento de Física y de la FCEyN UBA, a cuya comunidad estamos muy agradecidos. Asimismo, tuvimos el valioso apoyo técnico de Marcelo Luda (doctorando en Citedef), de Maximiliano Crespo (técnico del DF) y de muchos otros colegas, cuyos nombres figuran en los agradecimientos mas abajo. Mi rol hasta el momento es el de “productor general” del Proyecto LIAF (aunque en los papeles aparezco como su Director). Si bien sigo en detalle su desarrollo, no participé del día a día de este trabajo en el laboratorio. En la siguiente imagen, verán a una parte del grupo que logró esta hazaña. También en el “LIAF Timeline” (en inglés unicamente) encontarar más detalles e imágenes sobre cada hito de esta aventura.
en el Laboratorio de Iones y Átomos Fríos
Este logro marca la puesta en marcha del LIAF, que ya está en condiciones de comenzar a cumplir sus objetivos científicos. El LIAF tiene un Grupo Fundador constituido en junio de 2015. Lo integramos Christian y yo, junto a nuestros queridos colegas Augusto Roncaglia y Miguel Larotonda (investigadores del CONICET y profesores del DF). Juntos, en 2015 nos propusimos la aventura de, aprovechando el impulso que había tomado nuestra actividad en la década anterior, construir desde cero una facilidad experimental única en América Latina, que permitiera capturar iones, enfriarlos y utilizarlos tanto para explorar aspectos fundamentales de la física cuántica como para desarrollar tecnologías que se aplican en el campo del procesamiento cuántico de la información y la metrología.
El LIAF será formalmente inaugurado el 18 de julio próximo, con la presencia de David Wineland, que recibió el Premio Nobel de Física en 2012 por sus contribuciones al desarrollo de las técnicas que permiten atrapar y enfriar iones. El Dr. Wineland dictará un curso en esa ocasión, como parte de la XXI Escuela J.J. Giambiagi que tendrá lugar entre el 15 y el 24 de julio de 2019.
El Proyecto LIAF es una aventura hermosa de la que participo con alegría y orgullo. En el camino que nos trajo hasta aquí, pasamos muchos nervios y verificamos que la Ley de Murphy (que afirma que todo lo que puede salir mal, sale mal) se aplica tanto a las diversas tecnologías involucradas en el laboratorio como a la política científica y económica de nuestro país. Pero también comprobamos que vale la pena soñar y pelear por nuestros sueños sin bajar los brazos.
Saludos,
Juan Pablo Paz
Agradecimientos y reconocimientos:
1. ¿Quién hizo qué?
El logro que anunciamos hoy insumió más de tres años de trabajo. Al tiempo que comenzaba la instalación de la infraestructura experimental básica del LIAF, Christian diseño y construyó la trampa en Mainz (Alemania), donde Martín Drechsler la puso a punto. De allí fue importada a nuestro país junto con varios accesorios (a precio casi simbólico). Llegó al LIAF en diciembre de 2017, momento en el cual se la integró con los sistemas láser y electrónicos que, paralelamente, se desarrollaron íntegramente en el laboratorio (tareas en las cuales fue fundamental la participación de las y los estudiantes de física).
2. ¿Quiénes nos ayudaron?
Esta hazaña fue posible gracias a la colaboración de muchas y muchos colegas. En particular todos los que trabajan y trabajaron en el LIAF. Investigadores: Christian Schmiegelow, y Patricio Grinberg. Becarios doctorales: Martín Drechsler y Nicolás Nuñez Barreto. Tesistas de Licenciatura: Ulises Lopez, Matías Cveczilberg y Noelia Fernandez y varias generaciones de estudiantes de Laboratorio 6 y 7. Además de los ya mencionados, entre quienes nos prestaron equipos y brindaron asistencia técnica en distintas instancias de este proyecto, queremos destacar a Gabriela Capeluto, Claudio Iemmi y Silvia Ledesma, del Laboratorio de Procesamiento de Imágenes (DF); Ana Amador y Gabriel Mindlin, del Laboratorio de Sistemas Dinámicos (DF); Andrea Bragas, Laura Estrada y Hernán Grecco del Laboratorio de Electrónica Cuántica (DF); Adriana Márquez y Cesar Moreno del Laboratorio de Plasma (DF-INFIP). También contribuyeron Jorge Codnia del Laboratorio de Láseres Moleculares (CITEDEF); Karina Bastida del Laboratorio de Metrología de Distancias (INTI); Vanderley Bagnato y Rafael Rothganger del Grupo de Óptica (USP en Sao Carlos, Brasil). Agradecemos los préstamos de algunos equipos de los laboratorios de enseñanza del DF y el apoyo y las gestiones de Eduardo Luzzi, Alejandro Greco y el grupo de pañoleros y técnicos mecánicos y electrónicos del DF. Último pero no menos importante, agradecemos a Andrés Lemes y Rubén Galante y con ellos a todo el trabajo realizado por las y los no-docentes del DF para adecuar la infraestructura del laboratorio.
3. ¿Cómo se financió?
La construcción del LIAF demandó un esfuerzo económico importante, solventado por fondos provenientes de subsidios PICT provistos por la ANPCyT (convocatorias 2010, 2013, 2014 y 2016, dirigidos por los miembros del Grupo Fundador) así como también por fondos provenientes de colaboraciones internacionales (entre las que se destaca el apoyo del Ferdinand Schmidt-Kaler, director del Grupo de Iones Fríos de la Universidad de Mainz, Alemania). El LIAF contó, desde sus inicios, con el apoyo del Departamento de Física y de toda la FCEyN UBA, a cuya comunidad estamos muy agradecidos. Por último, el LIAF obtuvo un subsidio PME 2015, que todavía no pudo ser ejecutado en su totalidad por la actual crisis presupuestaria. Algunos de los equipos comprados con este subsidio llegaron al LIAF recién en diciembre de 2018, por lo que podrán ser utilizados en la nueva etapa que se inicia. En el futuro, en caso de concretarse la compra del resto de los equipos previstos en el PME, el LIAF contará con facilidades de diseño y construcción de trampas iónicas que permitirán realizar experimentos en la frontera de la física, la metrología y el procesamiento cuántico de la información.