Phys.org ha publicado un artículo que explica que cuando una molécula está libre en el espacio frío, se enfría espontáneamente ralentizando su rotación y perdiendo energía rotacional en transiciones cuánticas. Los físicos han demostrado que este proceso de enfriamiento rotacional puede acelerarse, ralentizarse e incluso invertirse por las colisiones de la molécula con las partículas circundantes.

Según informan, investigadores del Instituto Max-Planck de Física Nuclear de Alemania y del Laboratorio de Astrofísica de Columbia han realizado recientemente un experimento destinado a medir la velocidad de las transiciones cuánticas causadas por las colisiones entre moléculas y electrones. Sus resultados, publicados en Physical Review Letters, ofrecen la primera evidencia experimental de esta tasa, que hasta ahora sólo se había estimado teóricamente.

«Cuando los electrones y los iones moleculares están presentes en gases tenues e ionizados, las poblaciones de los niveles cuánticos más bajos de las moléculas pueden cambiar en un proceso de colisión», explica a Phys.org Ábel Kálosi, uno de los investigadores que ha llevado a cabo el estudio. «Un ejemplo de este proceso se da en las nubes interestelares, donde las observaciones revelan que las moléculas se encuentran predominantemente en sus estados cuánticos más bajos. La fuerza de atracción entre los electrones con carga negativa y los iones moleculares con carga positiva hace que el proceso de colisiones electrónicas sea especialmente eficaz.»

«Hasta ahora, ninguna medición había podido determinar la eficacia de los cambios de nivel rotacional para una densidad de electrones y una temperatura determinadas», explicó Kálosi.

Para realizar esta medición, Kálosi y sus colegas pusieron moléculas aisladas y cargadas en estrecho contacto con los electrones, a una temperatura de aproximadamente 25 grados Kelvin. Esto les permitió comprobar experimentalmente las hipótesis y predicciones teóricas esbozadas en trabajos anteriores.

En su experimento, los investigadores utilizaron un anillo de almacenamiento criogénico en el Instituto Max-Planck de Física Nuclear de Heidelberg (Alemania), diseñado para haces de iones moleculares de especies seleccionadas. En este anillo, las moléculas se mueven en una órbita similar a la de una pista de carreras en un volumen criogénico, que se vacía en gran medida de cualquier otro gas de fondo.

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