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El lugar más frío del Universo estará muy cerca

Investigadores de la NASA están planeando crear el lugar más frío del universo conocido dentro de la Estación Espacial Internacional Todo el mundo sabe que el espacio es frío. En la gran distancia entre las estrellas y las galaxias, la temperatura de la materia gaseosa cae rutinariamente a 3 grados K o 454 grados Fahrenheit bajo cero.
Se está a punto de conseguir aún más frío.

Cold Atom Lab de la NASA

Investigadores de la NASA están planeando crear el lugar más frío del universo conocido dentro de la Estación Espacial Internacional. temperaturas en pico-kelvin"Vamos a estudiar la materia a temperaturas mucho más frías de las que se encuentran de forma natural", dice Rob Thompson, del JPL. Él es el científico del proyecto Cold Atom Lab de la NASA, un 'refrigerador' atómico programado para su lanzamiento a la ISS en 2016. "Nuestro objetivo es llevar las temperaturas efectivas hasta 100 pico-Kelvin". 100 pico-Kelvin es sólo una diez mil millonésima de grado sobre el cero absoluto, donde en teoría se detiene toda la actividad térmica de los átomos. A temperaturas tan bajas ya no son relevantes los conceptos ordinarios de sólido, líquido y gas. Los átomos que interactúan justo por encima del umbral de energía cero crean nuevas formas de materia que es esencialmente... cuántica. La mecánica cuántica es una rama de la física que describe las extrañas reglas de la luz y la materia a escalas atómicas. En ese ámbito, la materia puede estar en dos lugares a la vez, los objetos se comportan como partículas y ondas, y nada es seguro: el mundo cuántico se ejecuta en la probabilidad. Es en este extraño reino en el que se sumergirán los investigadores que utilizan el Cold Atom Lab. "Vamos a comenzar", dice Thompson, "mediante el estudio de los condensados ​​de Bose-Einstein (BEC)" .

instrumento Cold Atom Lab de la NASA

En 1995 los investigadores descubrieron que si se cogen un par de millones de átomos de rubidio y se les enfría cerca del cero absoluto, se fusionarían en una sola onda de materia. El truco también funcionó con el sodio. En 2001, Eric Cornell, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología y Carl Wieman de la Universidad de Colorado, compartieron el Premio Nobel con Wolfgang Ketterle del MIT por su descubrimiento independiente de estos condensados, que Albert Einstein y Satyendra Bose habían pronosticado a principios del siglo XX. Si creas dos BEC y los juntas, no se mezclan como un gas ordinario. En cambio pueden "interferir" como las ondas: delgadas capas paralelas de materia están separadas por finas capas de espacio vacío. Un átomo en un BEC puede sumarse a un átomo en otro BEC y no producir ningún átomo en absoluto. "El Cold Atom Lab nos permitirá estudiar estos objetos a tal vez las temperaturas más bajas de la historia", dice Thompson. El laboratorio es también un lugar donde los investigadores pueden mezclar gases atómicos súper fríos y ver qué pasa. "Las mezclas de diferentes tipos de átomos pueden flotar juntas casi completamente libres de perturbaciones", explica Thompson, "lo que nos permite realizar mediciones sensibles de interacciones muy débiles. Esto podría llevar al descubrimiento de interesantes y novedosos fenómenos cuánticos". La Estación Espacial es el mejor lugar para hacer esta investigación. La microgravedad permite a los investigadores enfriar materiales a temperaturas mucho más frías de lo que son posibles en tierra.

poster Cold Atom Lab de la NASA

Thompson explica por qué: "Es un principio básico de la termodinámica que cuando se expande un gas, se enfría. La mayoría de nosotros tenemos experiencia de primera mano con esto. Si usted rocía con una lata de aerosol, la lata se enfría". Los gases cuánticos se enfrían de la misma manera. En lugar de un aerosol tenemos, sin embargo, una "trampa magnética". "En la ISS estas trampas se pueden hacer muy débiles debido a que los átomos no tienen que soportar en contra la fuerza de la gravedad. Trampas débiles permiten que los gases se expandan y enfríen a temperaturas más bajas que las que permiten en tierra". Nadie sabe dónde conducirá esta fundamental investigación. Incluso las aplicaciones "prácticas" enumeradas por Thompson, sensores cuánticos, interferómetros de ondas de materia y láseres atómicos, por nombrar sólo unos pocos, suenan como ciencia ficción. "Estamos entrando en lo desconocido", dice. Investigadores como Thompson piensa en el Cold Atom Lab como una puerta hacia el mundo cuántico. ¿Podría girar la puerta en ambas direcciones? Si la temperatura baja lo suficiente, "vamos a ser capaces de ensamblar los paquetes de ondas atómicas tan ancho como un cabello humano. Es decir, lo suficientemente grandes como para que pueda verlos el ojo humano". Una criatura de la física cuántica habrá entrado entonces en el mundo macroscópico. Es cuando empezará la verdadera emoción... Para obtener más información acerca del Cold Atom Lab, visita: http://coldatomlab.jpl.nasa.gov/
Modificado por última vez enViernes, 06 Noviembre 2015 15:59