A bordo de la Estación Espacial Internacional hay un pequeño laboratorio del tamaño de un pequeño refrigerador que fabrica algunas de las cosas más frías del universo. Se llama Laboratorio del Átomo Frío y, desde hace algún tiempo, los científicos han estado utilizando esta cámara para investigar las extrañas propiedades cuánticas de los átomos en microgravedad. Pero el miércoles (15 de noviembre) anunciaron que habían alcanzado un hito.
Operado de forma remota por un equipo del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en California, el Laboratorio de Átomo Frío ha producido oficialmente un gas cuántico que contiene dos tipos de átomos. En última instancia, esto podría abrir la puerta a experimentos espaciales completamente nuevos en química cuántica.
La materia puede existir en cinco estados conocidos. Los gases, líquidos, sólidos y plasma son los más conocidos, pero también existe un extraño quinto estado de la materia, que es… Condensador Bose Einsteinque fue descubierto por primera vez en la década de 1990.
Este estado de la materia no se encuentra en la naturaleza, pero los científicos pueden crearlo. Los condensados de Bose-Einstein se generan en laboratorios criogénicos como el Cold Atom Laboratory, donde un láser o un imán ayuda a enfriar una nube de átomos hasta cerca del cero absoluto, o -459 grados Fahrenheit (-273 grados Celsius). Esta es la temperatura más fría posible en el universo. En este caso, los átomos se ralentizan, sus bordes se mezclan y los científicos pueden observar efectos cuánticos que normalmente serían muy difíciles de investigar.
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En la Tierra, la gravedad hace que los condensados de Bose-Einstein se disipen tan pronto como se apagan los imanes o los láseres ultrafríos de la cámara de experimentos. Pero esto no sucedería en el entorno de microgravedad del espacio. Así, los eruditos Se crearon condensados de Bose-Einstein En el laboratorio de átomos fríos por primera vez en 2018, el año en que se instaló la cámara en la Estación Espacial Internacional. Y en hace años queHan estudiado este fenómeno con gran influencia.
Pero ahora, los investigadores han demostrado que pueden crear un gas cuántico de este tipo no sólo con un tipo de átomo, sino con dos tipos de átomos. En este caso, lograron la hazaña utilizando una nube de potasio y rubidio. Según el Laboratorio de Propulsión a Chorro anuncioEl trabajo futuro con este tipo de gas cuántico podría utilizarse para ayudar a avanzar en las tecnologías cuánticas espaciales que ya existen en la Tierra.
«Podemos fabricar sensores que sean muy sensibles a pequeñas rotaciones y esencialmente utilizar estos átomos fríos en los condensados de Bose-Einstein para fabricar giroscopios», dijo en un artículo Nicholas Bigelow, profesor de física y óptica de la Universidad de Rochester. declaración. Es coautor de los nuevos hallazgos.
«Estos giroscopios podrían darnos un punto de referencia fijo en el espacio que puede usarse para la navegación en el espacio profundo», dijo Bigelow. «También estamos desarrollando una serie de cosas que podrían conducir a mejores relojes en el espacio, que son esenciales para muchas cosas en la vida moderna, como Internet de alta velocidad y GPS».
Los investigadores también creen que futuros experimentos en un laboratorio de átomos fríos podrían ayudarles a probar el principio de equivalencia, un principio fundamental de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. Este principio establece que la gravedad debe afectar a todos los objetos de la misma manera independientemente de su masa. En otras palabras, la pluma y el ladrillo deben caer al mismo ritmo, al menos en el vacío, donde no hay fricción.
Los científicos han tenido dificultades para resolver este principio con leyes. Mecánica cuánticaQue describe cómo se comportan los objetos más pequeños conocidos del universo. Es posible que puedan probarlo con mayor precisión en experimentos cuánticos en el espacio.
Un artículo que detalla estos hallazgos se publicó el 15 de noviembre en la revista Nature.
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