Logran en el espacio el quinto estado de la materia

En la Estación Espacial Internacional se lograron recrear las condiciones para obtener un quinto estado de la materia. Allí se realizan experimentos en un ambiente sin gravedad. Este resultado es un gran paso para la física fundamental.


Materia
El gráfico muestra el proceso por el cual se enfría la materia y finalmente se logra un condensado de Bose - Einstein donde los átomos se confunden.

La Estación Espacial Internacional (ISS) es un lugar privilegiado para hacer experimentos en un entorno sin gravedad y con condiciones diferentes a las que experimentamos en la Tierra. Entre otras cosas, se hacen pruebas exóticas de la materia. A los cuatro estados conocidos de la materia (sólido, gaseoso, líquido y plasma), se le agrega un quinto estado.

De acuerdo a la publicado por la revista Nature, se han logrado crear gases ultrafríos exóticos llamados condensados de Bose-Einstein (BEC) a bordo de la Estación Espacial Internacional. El informe señala que esta hazaña no solo es un hito tecnológico, sino que también podría mejorar nuestra comprensión de la física fundamental.

Este estado de la materia se observó por primera vez hace unos 25 años. Desde allí estos objetos se han transformado en una herramienta esencial en el estudio de la física cuántica. Pero las condiciones de caída libre perpetua que se viven en la Estación Espacial Internacional ofrece nuevos métodos para sondearlo y realizar una importante cantidad de mediciones de alta precisión.

Comprendiendo el mundo cuántico

El estudio del mundo cuántico es un gran desafío de la ciencia por su gran complejidad. Hay que saber que el comportamiento de la materia a escala muy pequeña es distinto al de aquella con la que interactuamos habitualmente. La fuerza de gravedad pierde protagonismo frente a las fuerzas a escala atómica. Un BEC se produce cuando una nube densa de átomos atrapados se enfría a temperaturas cercanas al cero absoluto.

En estos conjuntos ultrafríos, los átomos alcanzan principalmente el estado de energía más bajo. Un principio central de la mecánica cuántica es la dualidad onda-partícula, por lo que cada partícula puede describirse como una onda de materia. En ese estado son objetos útiles para probar la mecánica cuántica porque toda la nube de átomos puede considerarse como una onda de materia única. Esta propiedad se llama degeneración cuántica.

La ventaja que ofrece el BEC es que se comporta como materia cuántica en grandes dimensiones, algo complicado de conseguirlo y más difícil estudiarlo. Según indica ABC Ciencia, la Estación Internacional alberga desde hace dos años un experimento del tamaño de un congelador llamado Cold Atom Lab (CAL). Allí se pueden enfriar átomos en el vacío a temperaturas una diez mil millonésima de grado por encima del cero absoluto - la mínima temperatura posible (−273,15 °C)-, lo que lo convierte en uno de los lugares más fríos del universo.

La ayuda de la microgravedad del espacio

Este tipo de condensados cuánticos habían sido previstos por Albert Einstein y Satyendra Nath Bose hace más de 95 años, pero los científicos los observaron por primera vez en laboratorio hace solo 25 años, según agrega ABC Ciencia. Ahora es la primera vez que se logra en el espacio.

ISS
El experimento se realizó en la Estación Espacial Internacional donde la falta de gravedad fue un elemento esencial para lograr buenos resultados.

Es interesante el proceso y el resultado. Los átomos de rubidio y potasio se inyectan en la cámara ultra fría para reducir su velocidad cerca del cero absoluto. Luego se crea una trampa magnética que, junto a otras herramientas, logra que los átomos formen una nube densa. En este punto, los átomos se confunden entre sí. Ese resultado es de por sí excitante, y por eso se lo considera un nuevo estado de la materia.

Dentro de la atmósfera terrestre se hace complicado este tipo de experimentos por la interferencia de la fuerza de gravedad. En cambio, la microgravedad de la Estación Espacial permite observar el material resultante por más tiempo. En este caso se alcanzó poco más de 1 segundo que es más que suficiente para obtener un buen resultado. Las concentraciones Bose-Einstein prometen aplicaciones de gran utilidad a futuro.