Los gases cuánticos constituyen una ventana única al mundo de los fenómenos cuánticos macroscópicos. La superfluidez, la superconductividad, las ondas macroscópicas de materia, la condensación de Bose Einstein y otros fenómenos colectivos cuánticos pueden ser explorados utilizando gases atómicos ultrafríos. Esto es posible gracias al enorme grado de control que estos sistemas presentan. Propiedades tales como la dimensión y geometría del sistema pueden definirse creando potenciales ópticos y magnéticos específicos. Es también posible controlar la temperatura, el número de partículas y el volumen del gas. La estadística del sistema puede ser predeterminada utilizando átomos fermiónicos o bosónicos. Inclusive, las interacciones entre los átomos pueden ser externamente sintonizadas usando resonancias magnéticas de Feshbach. Adicionalmente, por tratarse de sistemas cuánticos de muchos cuerpos con tan grande nivel de control, la investigación con gases cuánticos ha abierto una nueva manera de estudiar sistemas de materia condensada con claridad sin precedentes.

Por este motivo, el Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México ha dado inicio a la construcción del primer laboratorio de gases cuánticos de México. Este proyecto ha atraído la atención de diversos investigadores e instituciones de México. Recientemente, recibió un importante apoyo financiero del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) y del fondo de gastos concurrentes de la Universidad Nacional Autónoma de México dentro del proyecto de Laboratorios Nacionales lanzado por CONACyT. De esta manera, en colaboración con otras ocho instituciones de investigación, nació el Laboratorio Nacional de Materia Cuántica (LANMAC) del cual el laboratorio de gases cuánticos forma parte.

Este experimento será capaz de producir muestras cuánticas compuestas por átomos fermiónicos de 6Li o de átomos bosónicos de 7Li. Con dicho experimento se explorarán dos áreas de particular interés. La primera concierne el estudio del fenómeno de la turbulencia en gases cuánticos. Debido a que la naturaleza cuántica de este sistema impone serias restricciones al flujo superfluido, la descripción hidrodinámica del sistema se simplifica. Por ejemplo, los vórtices en un superfluido son estructuras bien definidas cuya circulación está cuantizada y es conservada. En este caso, el flujo turbulento consiste en un arreglo desordenado de numerosos vórtices cuantizados con diferentes longitudes y formas. Consideramos que el estudio de la turbulencia en las condiciones especiales que los gases cuánticos ofrecen traerá nuevo entendimiento al estudio del problema general de la turbulencia.

Otra de nuestras líneas principales de investigación consiste en el estudio de las propiedades termodinámicas de los gases ultrafríos. La descripción termodinámica de éstos es difícil porque el potencial que los contiene es inhomogéneo. Por este motivo es importante desarrollar modelos teóricos que permitan su descripción y posteriormente ponerlos a prueba en el laboratorio.