A bordo de la Estación Espacial Internacional desde mayo de 2018 se encuentra una instalación del tamaño de una mini nevera llamada Cold Atom Lab (CAL), capaz de enfriar átomos en el vacío a temperaturas una décima billonésima de grado por encima del cero absoluto. Es, para todos los efectos, uno de los lugares más fríos del universo conocido. Y según un nuevo estudio publicado en Nature , los científicos lo han usado para crear un estado de materia raro por primera vez en el espacio.
Los condensados de Bose-Einstein, a veces llamados el quinto estado de la materia, son nubes gaseosas de átomos que dejan de comportarse como átomos individuales y comienzan a comportarse como un colectivo. Los BEC, como se los llama a menudo, fueron predichos por primera vez por Albert Einstein y Satyendra Nath Bose hace más de 95 años, pero los científicos los observaron por primera vez en el laboratorio hace solo 25 años.
La idea general al hacer un BEC es inyectar átomos (en el caso de CAL, rubidio y potasio) en una cámara ultra fría para reducir la velocidad. Luego se crea una trampa magnética en la cámara con una bobina electrificada, que se usa junto con láser y otras herramientas para mover los átomos a una nube densa. En este punto, los átomos "se confunden entre sí", dice David Aveline, físico del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y autor principal del nuevo estudio.
Para ejecutar experimentos con un BEC, debe rechazar o liberar la trampa magnética. La nube de átomos abarrotados se expandirá, lo cual es útil porque los BEC deben mantenerse fríos y los gases tienden a enfriarse a medida que se expanden. Pero si los átomos en un BEC se separan demasiado, ya no se comportan como un condensado. Aquí es donde entra en juego la microgravedad de la órbita terrestre baja. Si intenta aumentar el volumen en la Tierra, dice Aveline, la gravedad simplemente arrastrará los átomos en el centro de la nube BEC hasta el fondo de la trampa hasta que se derramen, distorsionando el condensado o arruinándolo por completo. Pero en microgravedad, las herramientas en la CAL pueden mantener unidos los átomos incluso cuando aumenta el volumen de la trampa. Eso genera un condensado de vida más larga, que a su vez permite a los científicos estudiarlo más tiempo del que podrían en la Tierra (esta demostración inicial fue de 1.
Aunque solo es un primer paso, el experimento CAL podría algún día permitir que los BEC formen la base de instrumentos ultrasensibles que detectan señales débiles de algunos de los fenómenos más misteriosos del universo, como las ondas gravitacionales y la energía oscura. Desde una perspectiva más práctica, Aveline cree que el trabajo del equipo podría allanar el camino para mejores sensores de inercia. "Las aplicaciones van desde acelerómetros y sismómetros hasta giroscopios", dice.
Mientras tanto, los investigadores juegan con CAL, que Aveline describe como un sistema de "botones para girar", para crear condiciones únicas para experimentar con átomos. El equipo ahora sabe que puede crear condensados de Bose-Einstein en el espacio. El siguiente paso es ajustar la configuración para ver qué les sucede cuando las perillas se giran a 11, por así decirlo.
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