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| En el Laboratorio de Átomos Fríos de la NASA, los científicos forman burbujas a partir de gas ultrafrío, que se muestra en rosa en esta ilustración. Los láseres, también representados, se utilizan para enfriar los átomos, mientras que un chip atómico, ilustrado en gris, genera campos magnéticos para manipular su forma, en combinación con ondas de radio. Crédito: NASA/JPL-Caltech |
Por primera vez en el espacio, un equipo internacional de científicos ha logrado producir un gas cuántico compuesto por dos tipos de átomos. El logro, realizado con el Laboratorio de Átomos Fríos (CAL) de la NASA en la Estación Espacial Internacional, es un paso importante para llevar al espacio tecnologías cuánticas actualmente disponibles en la Tierra.
Las herramientas cuánticas ya se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones en campos como la comunicación, la ciencia de materiales, el descubrimiento de fármacos y la comprensión de los procesos fundamentales de la vida. En el futuro, tienen el potencial de mejorar el estudio de los planetas, incluido el nuestro, y ayudar a resolver misterios del universo al tiempo que profundizan en nuestra comprensión de las leyes fundamentales de la naturaleza.
El Laboratorio de Átomos Fríos de la NASA, que se puso en marcha en 2018, crea condiciones ultrafrías mediante el uso de láseres y campos magnéticos para reducir la temperatura de los átomos a casi cero absoluto. A estas temperaturas extremadamente bajas, los investigadores pueden observar y manipular átomos en sus estados cuánticos, donde las reglas de la física clásica ya no son aplicables.
Un equipo de científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA y del Instituto Tecnológico de California (Caltech) realizó recientemente una serie de experimentos en el CAL para explorar el comportamiento de las moléculas ultrafrías en el espacio. Los científicos consiguieron observar la aparición de un gas cuántico denominado condensado de Bose-Einstein (BEC) enfriando una nube de moléculas de potasio-rubidio (KRb) a temperaturas cercanas al cero absoluto.
Los condensados de Bose-Einstein (BEC) son estados únicos de la materia que suelen formarse cuando partículas, denominadas bosones, a densidades muy bajas, se enfrían a temperaturas muy próximas al cero absoluto (-273,15 °C o -459,67 °F). En estos condensados, un gran grupo de átomos o moléculas ocupan el mismo estado cuántico y empiezan a comportarse como una sola entidad con propiedades ondulatorias.
Al estudiar los BEC en el espacio, los científicos esperan comprender mejor los fenómenos cuánticos fundamentales y desarrollar nuevas tecnologías cuánticas basadas en el espacio.
Los experimentos realizados en el CAL no sólo demostraron la formación de un BEC en el espacio, sino que también revelaron el potencial para estudiar reacciones químicas a nivel cuántico. Al manipular las moléculas ultrafrías, los investigadores pudieron observar la dispersión de los átomos durante una reacción química, lo que proporcionó datos valiosos para comprender el comportamiento de estos átomos en microgravedad, incluida la forma en que esos átomos interactúan entre sí.
También han propuesto experimentos espaciales que podrían utilizar un interferómetro de dos átomos y gases cuánticos para medir la gravedad con gran precisión y conocer la naturaleza de la energía oscura. La introducción de herramientas para controlar los átomos, como los campos magnéticos, puede hacer que se repelan como el aceite y el agua o que se peguen como la miel. Comprender esas interacciones es un objetivo clave del Laboratorio del Átomo Frío.
En conjunto, el Laboratorio de Átomos Fríos es una plataforma extraordinaria para la investigación de la química cuántica en el espacio. Permite a los científicos crear y manipular átomos ultrafríos en microgravedad, revelando nuevos fenómenos y conocimientos sobre el mundo cuántico. La exploración de las fronteras del espacio por parte de la NASA se ve reforzada por las capacidades únicas de esta instalación, que abre nuevas posibilidades para descubrimientos y avances revolucionarios.
Fuente: JPL/NASA