Astronautas logran crear el quinto estado de la materia en el espacio

Los integrantes de la Estación Espacial Internacional lograron comprobar la teoría de Albert Einstein y Satyendra Nath Bose.
(NIST Image)

Como bien apuntamos en nuestro articulo especial sobre las cosas que aprendimos en la escuela de niños que ya no son reales, la materia va más allá de los estados líquido, sólido y gaseoso del agua; también existen el plasma y condensado de Bose-Einstein (BEC, por sus siglas en inglés). Este último fue teorizado hace un siglo (en 1920) por Satyendra Nath Bose y Albert Einstein. Esta semana este quinto estado de la materia fue observado en un entorno diferente al de la Tierra. Astronautas de la Estación Espacial Internacional lograron observarlo por primera vez en el espacio.

A diferencia de los otros 4 elementos el BEC no se no se producen en forma natural. Se crea cuando los átomos de ciertos elementos se enfrían hasta casi el cero absoluto (-273.15 C.). Cuando esto sucede los átomos se convierten en una entidad única con propiedades cuánticas y entonces cada partícula se convierte en una onda de materia que se extiende a tal grado que está sometido por la fuerza de gravedad  pero está dominado las leyes de la física que son regidos por la mecánica cuántica (donde la baja masa y el momento revelan una dualidad onda-partícula natural).

“La microgravedad nos permite confinar átomos con fuerzas mucho más débiles, ya que no tenemos que sostenerlos en contra de la gravedad. Esto nos ayuda a lograr un régimen de temperaturas más bajo del que realmente se puede lograr sobre la Tierra”, explicó Robert Thompson, del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en un artículo sobre el experimento publicado por la revista Nature.

Este experimento forma parte de los primeros resultados de la misión Cold Atom Laboratory (CAL), que cuenta con una instalación diseñada para investigar cuánticos ultrafríos en un entorno de microgravedad. Los astronautas descubrieron que el BEC que observaron tiene características diferentes a las observadas en la Tierra.

Esta secuencia de imágenes en falso color muestra la formación de un condensado de Bose-Einstein en el prototipo del Cold Atom Laboratory en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA a medida que la temperatura se acerca progresivamente al cero absoluto (NASA/JPL-Caltech)

“Una de las formas en que enfriamos los átomos más allá del punto en que ocurre la condensación de Bose-Einstein es debilitando la trampa, lo que permite que la nube atómica se expanda. A medida que se expande, se enfría”, explicó Thompson. Esto funciona de una forma similar a lo que pasa con una lata de pintura en spray, que se enfría por dentro a medida que se va quedando vacía su contenido debido a que el gas de su interior se expande. Cuando pasa esto en el espacio los átomos se expanden sin resultar afectados por la fuerza de la gravedad.

“Lo más importante es que podemos observar los átomos mientras flotan completamente desconfinados (y por lo tanto no perturbados) por fuerzas externas”, explicó Thompson.

Esto no pasa en la Tierra, los átomos comienzan a caer en menos de un segundo atraídos por la fuerza de gravedad que gobierna el mundo macroscópico y eso limita su observación.

“En el espacio, básicamente estás limitado por cuánto puedes lograr enfriar tus átomos, y esperamos alcanzar más de cinco segundos en el CAL, y tal vez mucho más tiempo en futuras misiones”, dijo el científico.

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