Se trata del gas Tonks-Girardeau, que debe su nombre al físico estadounidense Marvin D. Girardeau y que científicos del Instituto de Optica Cuántica Max Planck y de la Universidad Johannes Gütenberg de Mainz, entre ellos los españoles Belén Paredes e Ignacio Cirac, han convertido en realidad en su laboratorio, un trabajo que publica el último número de la revista Nature.

Los autores del estudio tuvieron una idea novedosa para llevar a cabo esta manipulación sin precedentes de la materia y lograr que los bosones se repelan, en vez de agruparse como acostumbran, y se comporten como fermiones, partículas que en términos sociológicos podrían calificarse de independientes y aislacionistas.

Tras restringir el movimiento de los átomos a una sola dirección dentro de unos tubos de luz, aplicaron un potencial periódico a lo largo de los tubos usando dos rayos láser adicionales cuya intensidad se incrementó para dificultar el movimiento axial de los átomos.

Esto hace que las partículas se comporten como si fueran más pesadas de lo que en efecto son reduciéndose su energía cinética y convirtiendo en dominante una interacción repulsiva entre las partículas que en estado natural es mínima entre bosones.

"Lo difícil, que no se había conseguido hasta ahora, es hacer que esta interacción, que entre átomos es débil, sea lo suficientemente fuerte", dijo Belén Paredes en declaraciones a Efe.

En este experimento, cuando los bosones intentan su acostumbrada aproximación, se repelen de forma muy marcada debido a la intervención de los investigadores, lo que hace que ya no quieran estar juntos y se comporten como fermiones.

Las partículas se dividen en bosones y fermiones "dependiendo de cómo se comportan con otras partículas" y de la velocidad de rotación sobre sí mismas, explicó la experta.

Los átomos y las partículas subatómicas con una velocidad de rotación expresada por un número entero se consideran bosones.

De acuerdo con la mecánica cuántica, cada uno de éstos "sociables" bosones se agrupa con partículas semejantes para ocupar un único estado cuántico a bajas temperaturas, un fenómeno denominado condensación de Bose-Einstein, por los científicos Albert Einstein (1879-1955) y Satyendra Nath Bose (1894-1974), que ya predijeron este comportamiento en 1925, aunque no se comprobó hasta 1995.

El resto de átomos y partículas tiene una rotación semi entera, se llaman fermiones y su independencia les lleva a ocupar individualmente un sólo estado cuántico.

En eso consiste el "principio de exclusión", que explica las propiedades de los conductores eléctricos y por qué los electrones, con una rotación semi entera, se apilan en distintos niveles de energía dentro de los átomos.

En el presente trabajo, los investigadores partieron de que, para alterar el típico comportamiento de bosones y fermiones, sólo hacía falta dar un papel dominante a la interacción entre partículas.

Superada ya la "bosonización de fermiones", han llevado a cabo el proceso inverso para lograr el gas Tonks-Girardeau o la fermionización de un gas hecho con átomos bosónicos, "haciendo que la interacción entre bosones sea repulsiva y recreando artificialmente el principio de exclusión de los fermiones", agregó Paredes.

"Todo lo que suponga un avance en el control de la materia, en este caso de átomos, es un paso adelante para explicar cuestiones físicas que no se entienden y simular con sistemas físicos creados otros que se quieren comprender", concluyó la física.