El lugar más frío en el universo conocido...

30 De enero de 2014: Todo el mundo sabe que el espacio es frío. En el vasto Golfo entre estrellas y galaxias, la temperatura de la materia gaseosa habitualmente cae a 3 grados K, o 454 grados bajo cero a Fahrenheit.

Va a llegar incluso más frío.

Los investigadores de la NASA planean crear el lugar más frío en el universo conocido dentro de la estación espacial internacional.

"Vamos a estudiar la materia a temperaturas mucho más frías que se encuentran naturalmente," dice Rob Thompson de JPL. Es el proyecto científico para laboratorio de la NASA fría Atom un atómico 'refrigerador' programado para su lanzamiento a la ISS en el año 2016. "Nuestro objetivo es hacer efectivas temperaturas de hasta 100 pico-Kelvin."
pico 100-Kelvin es solo 1:10 milmillonésima de grado por encima del cero absoluto, donde teóricamente se detiene toda la actividad termal de los átomos. A temperaturas tan bajas, conceptos comunes de sólidos, líquidos y gases ya no son relevantes. Los átomos interactuando justo por encima del umbral de cero energía crean nuevas formas de materia que son esencialmente... cuántica.

La mecánica cuántica es una rama de la física que describe la normativa bizarra de luz y la materia a escala atómica. En ese reino, la materia puede estar en dos lugares a la vez; los objetos se comportan como partículas y ondas; y no es seguro: el mundo cuántico se ejecuta en probabilidad

Es en este reino extraño que los investigadores usando el frío laboratorio los átomo se hunden.

"Comenzaremos", dice Thompson, "mediante el" estudio de condensados de Bose-Einstein.

En 1995, los investigadores descubrieron que si tomó unos pocos átomos de rubidio millones y refrigerado por los cerca de cero absoluto, que podría combinar en una sola onda de materia. El truco funcionó con sodio. En 2001, Eric Cornell del Instituto Nacional de estándares de tecnología & y Carl Wieman de Universidad de Colorado compartió el Premio Nobel con Wolfgang Ketterle del MIT para su descubrimiento independiente de estos condensados, que Albert Einstein y Satyendra Bose habían predicho a principios del siglo XX.

Si crea dos BECs y se los pone juntos, no se mezclan como un gas ordinario. En cambio,  pueden "interferir" como las olas: capas delgadas, paralelas de la materia están separadas por capas delgadas de espacio vacío. Un átomo en un BEC puede agregarse a un átomo en otro BEC y producir – ningún átomo en absoluto.

 

"El frío átomo de laboratorio permitirá estudiar estos objetos en las más bajas temperaturas,", dice Thompson.

 

El laboratorio también es un lugar donde los investigadores pueden mezclar gases atómicos super-fríos y ver qué pasa. "Las mezclas de diferentes tipos de átomos pueden flotar juntos casi totalmente libre de perturbaciones," explica Thompson, "lo que nos permite hacer mediciones sensibles de las interacciones muy débiles . Esto podría llevar al descubrimiento de fenómenos cuánticos interesante y novedoso".

 

La estación espacial es el mejor lugar para hacer esta investigación. La microgravedad permite a los investigadores material fresco a temperaturas mucho más frías que son posibles en el suelo( en la Tierra).

 

Thompson explica por qué:

 

"Es un principio básico de la termodinámica que cuando un gas se expande, se enfría. La mayoría de nosotros tienen experiencia práctica con esto. Si usted rocía una lata de aerosoles, la tiene fría".

 

Gases cuánticos se enfrían en mucho la misma manera. En lugar de un aerosol, sin embargo, tenemos una 'trampa magnética".

 

"En la ISS, estas trampas pueden hacerse muy débiles porque no tienen que apoyar los átomos contra la fuerza de gravedad. Trampas débiles permiten a los gases expandirse y enfriarse a temperaturas inferiores que no son posibles sobre el terreno".

 

No se sabe dónde conducirá esta investigación fundamental. Incluso las aplicaciones "prácticas" mencionadas por Thompson — cuántica sensores, interferómetros de onda de la materia y láseres atómicos, sólo para nombrar unos pocos — suena como ciencia ficción. "Estamos entrando en lo desconocido", dice.

Investigadores como Thompson piensan en el laboratorio de átomo frío como una puerta en el mundo cuántico. ¿Podría ser la puerta ambos sentidos? Si la temperatura baja, baja "será capaces de armar paquetes de onda atómica tan ancho como un cabello humano, es decir, lo suficientemente grande para que el ojo humano lo pueda ver". Una criatura de la física cuántica habrá entrado en el mundo macroscópico.

Y entonces comienza la verdadera emoción.

Credits:

Author: Dr. Tony Phillips | Production editor: Dr. Tony Phillips | Credit: Science@NASA

Traducción: El Quelonio Volador