Experimentos de física cuántica fuera de la Tierra

Desde los primeros años de la astronáutica, los astronautas han documentado cómo los líquidos se comportan de forma diferente en microgravedad que en la Tierra: se congregan en esferas flotantes en vez de tender a permanecer esparcidas como gotas. Ahora, unos investigadores han demostrado este efecto con un material mucho más exótico: gas enfriado hasta casi el Cero Absoluto (273 grados centígrados bajo cero, la temperatura más baja que puede alcanzar la materia).

En el Laboratorio de Átomos Fríos de la NASA, la primera infraestructura a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) para experimentos de física cuántica, los investigadores tomaron muestras de conjuntos de átomos enfriados a una millonésima de grado por encima del Cero Absoluto y les dieron forma de esferas huecas extremadamente finas. El gas frío comienza siendo una pequeña burbuja redonda, como una yema de huevo, y se la esculpe hasta que acaba siendo algo más parecido a una fina cáscara de huevo. En la Tierra, intentos similares se quedan en nada: los átomos se acumulan hacia abajo, formando algo más parecido a una lente de contacto que a una burbuja.

La estructura en forma de burbuja solo es posible en ingravidez, o en el ambiente de microgravedad de la estación espacial.

Las burbujas ultrafrías del tipo logrado en esos experimentos podrían llegar a utilizarse en nuevos tipos de experimentos con un material aún más exótico: un quinto estado de la materia (distinto del gaseoso, el líquido, el sólido y el plasma) llamado condensado de Bose-Einstein. En un condensado de Bose-Einstein, es posible observar las propiedades cuánticas de los átomos a una escala visible a simple vista. Por ejemplo, los átomos y las partículas se comportan a veces como objetos sólidos y otras como ondas, una propiedad cuántica llamada "dualidad onda-partícula".

En el Laboratorio de Átomos Fríos de la NASA, los científicos forman burbujas a partir de gas ultrafrío, mostrado en rosa en esta ilustración. Los láseres, también representados, se utilizan para enfriar los átomos, mientras que un dispositivo minúsculo, ilustrado en gris, genera campos magnéticos para manipular la forma de las burbujas, en combinación con ondas de radio. (Imagen: NASA JPL / Caltech)

El trabajo en el Laboratorio de Átomos Fríos de la NASA no requiere la intervención de un astronauta. Las burbujas ultrafrías se fabrican dentro de la cámara de vacío hermética del Laboratorio de Átomos Fríos utilizando campos magnéticos para manipular suavemente el gas en diferentes formas. Y el propio laboratorio (que tiene el tamaño de una mininevera) se maneja a distancia desde la Tierra, concretamente desde un centro de control ubicado en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA. (Fuente: NCYT de Amazings)