En 1995, los investigadores lograron demostrar que un quinto estado de la materia — el condensado de Bose-Einstein — podía crearse a temperaturas muy bajas. Hasta hace poco, este estado de agregación solo podía generarse en la Tierra mediante aparatos de alto vacío y el estado era extremadamente efímero debido a la gravedad. Sin embargo, un equipo de investigación alemán ha logrado ahora generar y estudiar el condensado de Bose-Einstein utilizando un cohete espacial no tripulado.
Además de los estados de agregación estándar de sólido, líquido y gas, la materia también puede presentar otros estados.
Un gas, por ejemplo, puede ionizarse a altas temperaturas para formar un plasma.
En 1995, los investigadores lograron demostrar que un quinto estado de la materia podía crearse a temperaturas muy bajas: el condensado de Bose-Einstein.
En mecánica cuántica, el condensado de Bose-Einstein se utiliza para realizar experimentos cuánticos. Por ejemplo, puede emplearse para estudiar las ondas gravitacionales o el campo gravitatorio de la Tierra.
Hasta ahora, sin embargo, este estado especial de agregación solo podía generarse en la Tierra mediante aparatos de alto vacío y el estado era extremadamente efímero debido a la gravedad.
Un equipo de investigación alemán ha logrado por primera vez generar y estudiar el condensado de Bose-Einstein a bordo de un cohete espacial no tripulado; publicaron los resultados de su investigación en la revista Nature.
La duración de los experimentos está limitada por la gravedad
La formación de un condensado de este tipo a temperaturas extremadamente bajas fue predicha por primera vez por los dos físicos Satyendranath Bose y Albert Einstein.
Los investigadores detectaron el condensado de Bose-Einstein tras enfriar átomos hasta una temperatura de solo una millonésima de grado por encima del cero absoluto (0 kelvin).
A medida que los átomos se enfrían, su movimiento disminuye y, al mismo tiempo, aumenta la longitud de onda de las partículas. Cerca del cero absoluto se alcanza una quietud casi total y las funciones de onda (en mecánica cuántica, cada partícula se describe con su propia función de onda) de las partículas individuales se superponen. En este estado, todos los átomos del sistema tienen las mismas propiedades físicas: se comportan como un único átomo o un superátomo.
Aunque los experimentos con condensados de Bose-Einstein son extremadamente útiles, hasta ahora han resultado difíciles de llevar a cabo: debido a las fuerzas gravitatorias que actúan sobre los átomos de la nube de condensado, caen en muy poco tiempo y los experimentos no pueden continuar.
Para poder estudiar la nube de condensado frío durante más tiempo, los investigadores utilizan, por ello, torres de caída muy altas. De este modo, puede prolongarse la duración de los experimentos.
Pero incluso las torres de caída muy altas, como la torre de 122 metros de Bremen, solo permiten lograr una caída libre en ingravidez durante unos pocos segundos, o como lo llamamos nosotros, microgravedad", explicó Maike Lachmann, de la Universidad de Hannover, en World of Physics. "En el espacio, en cambio, pueden realizarse mediciones mucho más largas y precisas".
Para llevar a cabo experimentos con condensados de Bose-Einstein en el espacio, los investigadores desarrollaron un chip de átomos de rubidio y, en enero de 2017, lo transportaron a bordo del cohete espacial MAIUS-1 desde el Centro Espacial Esrange.
Una vez en el espacio, la temperatura de los átomos se redujo mediante enfriamiento por láser y por evaporación hasta que se formó el condensado. A continuación, los investigadores pudieron investigar cómo se comportaba el gas atómico cuando se manipulaba de distintas maneras. Durante su fase de impulso y el vuelo espacial de seis minutos, se realizaron 110 experimentos.
En 2020 y 2021 se llevarán a cabo nuevos experimentos, entre ellos experimentos con átomos de potasio. Los investigadores del Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y de la NASA utilizarán en el futuro los hallazgos de los investigadores alemanes para sus propias investigaciones sobre gases cuánticos fríos a bordo de la ISS.
Lea el artículo original en Business Insider Deutschland. Esta publicación apareció originalmente en Business Insider Deutschland y ha sido traducida del alemán. Copyright 2018. Siga a Business Insider Deutschland en Twitter.
