El “quinto estado de la materia” observado por primera vez en el espacio

Los investigadores lograron producir un condensado de Bose-Einstein, el quinto estado de la materia, a bordo del SS y mantenerlo durante más de un segundo. Una verdadera hazaña que, a largo plazo, podría ayudar a desentrañar profundos misterios de la física.

Hace unos dos años, el Laboratorio de Átomo Frío, una carga útil del tamaño de un refrigerador, se instaló a bordo de la Estación Espacial Internacional. Su misión: ralentizar y enfriar los átomos a una fracción por encima del cero absoluto (-273,15 grados Celsius), la temperatura más fría del Universo. Al hacerlo, y si las condiciones lo permiten, los investigadores obtendrán Condensado de Bose-Einstein (BEC).

Predichos por Albert Einstein y el matemático indio Satyendra Nath Bose hace casi un siglo, forman el “quinto estado de la materia”, siendo los cuatro estados habituales sólido, líquido, gas y plasma.

Ralentizar la materia

Los condensados ​​de Bose-Einstein se forman cuando los átomos se enfrían a un nivel cercano al cero absoluto. Para hacer esto, los investigadores se basan en láseres, a fin de frenarlos tanto como sea posible (cuanto más fríos se vuelven los átomos, más energía pierden y más lento se mueven).

Una vez que se ralentizan, las partículas se mantienen en su lugar mediante un campo magnético. Luego se superponen, se condensan y finalmente para formar sólo un mismo estado cuántico. Una especie de “súper átomo”.

Al liberar la trampa magnética, los científicos pueden observar las propiedades de este estado de la materia. Pero tenemos que ir rápido.

La más mínima interacción con el mundo exterior es suficiente para calentar los condensados. Se pueden crear en la Tierra, pero nuestro planeta tiene un serio inconveniente: su gravedad. Esto, al interferir con los campos magnéticos necesarios para mantenerlos en su lugar, no permite que estas nubes de átomos se observen durante más de una fracción de segundo. Después de lo cual todo se derrumba.

Un estado mantenido por más de un segundo

El entorno de microgravedad que baña la EEI supera este problema y, en última instancia, permite un mejor mantenimiento de este “quinto estado de la materia”. Este jueves, un equipo de la NASA dio a conocer los primeros resultados de un experimento en el que los átomos de rubidio, un metal blando similar al potasio, podrían manipularse sin restricciones terrestres.

Los investigadores han tenido éxito, dicen, en la creación de condensados ​​de Bose-Einstein sostenido de esta manera durante más de un segundo, ofreciendo al equipo una oportunidad sin precedentes de estudiar sus propiedades.

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El laboratorio del átomo frío. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Tyler Winn

Estos trabajos, publicados en la revista Naturaleza, son solo uno “demostración inicial de los beneficios de un entorno de microgravedad para experimentos de enfriamiento de átomos“, Escriben los investigadores, pero están allanando el camino para nuevos e importantes avances.

En última instancia, cuanto más seamos capaces de “dominar” este estado de la materia, más podremos estudiar fenómenos cuánticos nunca antes vistos, y más. Las aplicaciones van desde experimentos en relatividad general hasta la búsqueda de energía oscura, que se cree que es responsable de acelerar la expansión del universo.

En experimentos futuros, los investigadores intentarán mantener este estado de la materia durante más tiempo. Al hacerlo, se darán los medios para estudiarlo con más detalle. Robert Thompson, físico del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, también señaló a Space.com su ambición de combinar átomos de rubidio con átomos de potasio para comprender qué sucede cuando dos condensados ​​se mezclan.