Nasa genera el quinto estado de la materia en el espacio

Hay cuatro estados de materia comunes en la vida cotidiana: gases, líquidos, sólidos y plasmas. Sin embargo, también hay un quinto estado de la materia: el condensado ??de Bose-Einstein (BEC), que los científicos crearon por primera vez en el laboratorio hace 25 años. Cuando un grupo de átomos se enfría a casi cero absoluto, los átomos comienzan a agruparse, comportándose como si fueran un gran «superátomo».

A bordo de la Estación Espacial Internacional desde mayo de 2018 se encuentra una instalación del tamaño de un mini refrigerador llamada Cold Atom Lab (CAL), capaz de enfriar átomos en el vacío a temperaturas por encima del cero absoluto (-273 ºC).

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 usaron para crear el quinto estado de la materia (Bose-Einstein) por primera vez en el espacio.

Los condensados ??de Bose-Einstein (BEC), cuya existencia fue predicha por Albert Einstein y la matemática india Satyendra Nath Bose hace casi un siglo, se forman cuando los átomos de ciertos elementos se enfrían a casi cero absoluto.

Es una forma de agregación de la materia que no se encuentra de manera natural. En 1995 los físicos Eric Cornell y Carl Wieman lograron enfriar tanto una nube de átomos para que alcanzara este estado. Años más tarde recibirían el Nobel de Física por el descubrimiento.

Un condensado de Bose-Einstein ocurre cuando ciertos tipos de átomos se enfrían a temperaturas tan bajas que adquieren un estado unificado. Pero son increíblemente frágiles. 

Es por esta razón que la más mínima interacción con el mundo externo es suficiente para calentarlos más allá de su umbral de condensación, por lo que el tirón de la gravedad que se siente en la Tierra puede interrumpir a ambos, lo que dificulta aprender mucho sobre ellos.

Quinto estado de la materia en el espacio

El Cold Atom Lab es pequeño y requiere solo una cantidad relativamente pequeña de energía, por lo que cumple con las limitaciones específicas a bordo de la estación espacial.

Si bien el equipo originalmente necesario para crear condensados ??de Bose-Einstein en la Tierra puede ocupar un laboratorio completo, el Cold Atom Lab ocupa solo unos 14 pies cúbicos (0.0.396 metros cúbicos) y en total requiere un promedio de 510 vatios de potencia.

El pasado jueves (11 de junio), un equipo de científicos de la NASA dio a conocer los primeros resultados de los experimentos de BEC a bordo de la Estación Espacial Internacional, donde las partículas se pueden manipular sin restricciones terrestres.

Por su parte, Robert Thompson, del Instituto de Tecnología de California, Pasadena, dijo a AFP:

«La microgravedad nos permite confinar átomos con fuerzas mucho más débiles, ya que no tenemos que apoyarlos contra la gravedad».

La investigación documenta varias diferencias sorprendentes en las propiedades de los BEC creados en la Tierra y aquellos a bordo de la ISS.

Por un lado, los BEC en los laboratorios terrestres suelen durar unos pocos milisegundos antes de disiparse. Sin embargo, a bordo de la estación espacial, duraron más de un segundo, ofreciendo al equipo una oportunidad sin precedentes para estudiar sus propiedades.

La microgravedad también permitió que los átomos fueran manipulados por campos magnéticos más débiles, acelerando su enfriamiento y permitiendo imágenes más claras.

Hasta ahora con este estudio, los investigadores han creado condensados ??de Bose-Einstein utilizando átomos de rubidio. Eventualmente, también apuntan a agregar átomos de potasio para investigar qué sucede cuando se mezclan dos condensados, dijo a Space.com el autor principal del estudio Robert Thompson, físico del Instituto de Tecnología de California en Pasadena. 

Además, los científicos ahora buscan utilizar el Cold Atom Lab para crear condensados ??esféricos de Bose-Einstein, que solo pueden crearse en el espacio, agregó Thompson.

«En el pasado, nuestras principales ideas sobre el funcionamiento interno de la naturaleza provienen de aceleradores de partículas y observatorios astronómicos; en el futuro, creo que las mediciones de precisión con átomos fríos jugarán un papel cada vez más importante», dijo Thompson.

Finalmente, los autores señalaron que la generación exitosa de condensados ??de Bose-Einstein en órbita revela nuevas oportunidades para la investigación de gases cuánticos, así como para la interferometría atómica y allana el camino para misiones aún más ambiciosas.