El quinto estado de la materia, creado por primera vez en el espacio

Uno de los lugares más fríos del universo conocido, el Cold Atom Lab (CAL) a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI), ha permitido crear por primera vez en el espacio el quinto estado de la materia.  Los estados más comunes son líquido, gaseoso, sólido y plasma, y hay otros que no se producen en forma habitual, como el condensado ferminónico, el supersólido o el que los astronautas acaban de comprobar en la EEI.

Los primeros resultados del trabajo fueron publicados este jueves en la revista 'Nature'.

Los condensados de Bose-Einstein (BEC), cuya existencia fue predicha por Albert Einstein y el matemático indio Satyendra Nath Bose hace casi un siglo -los científicos los observaron por primera vez en un laboratorio hace 25 años-, se forman cuando los átomos de ciertos elementos se enfrían hasta casi el cero absoluto (0 Kelvin, menos 273.15 Celsius).

En este punto, los átomos se convierten en una entidad única con propiedades cuánticas, en donde cada partícula también funciona como una onda de materia.

Cámara ultrafría

La idea general al hacer un BEC es inyectar átomos (en el caso de CAL, rubidio y potasio) en una cámara ultra fría para reducir la velocidad. Luego se crea una trampa magnética en la cámara con una bobina electrificada, que se usa junto con láser y otras herramientas para mover los átomos a una nube densa. En este punto, los átomos "se confunden entre sí", dice en un comunicado David Aveline, físico del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y autor principal del nuevo estudio.

Para ejecutar experimentos con un BEC, debe rechazar o liberar la trampa magnética. La nube de átomos abarrotados se expandirá, lo cual es útil porque los BEC deben mantenerse fríos y los gases tienden a enfriarse a medida que se expanden. Pero si los átomos en un BEC se separan demasiado, ya no se comportan como un condensado. Aquí es donde entra en juego la microgravedad de la órbita terrestre baja.

Si se intenta aumentar el volumen en la Tierra, dice Aveline, la gravedad simplemente arrastrará los átomos en el centro de la nube BEC hacia el fondo de la trampa hasta que se derramen, distorsionando el condensado o arruinándolo por completo. Pero en microgravedad, las herramientas en la ACL pueden mantener unidos a los átomos incluso cuando aumenta el volumen de la trampa.

Mayor duración que en la Tierra

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Eso genera un condensado de vida más larga, que a su vez permite a los científicos estudiarlo por más tiempo de lo que podrían en la Tierra (esta demostración inicial duró 1,118 segundos, aunque el objetivo es poder detectar la nube por hasta 10 segundos).

Aunque solo es un primer paso, el experimento ACL podría algún día permitir que los BEC formen la base de instrumentos ultrasensibles que detectan señales débiles de algunos de los fenómenos más misteriosos del universo, como las ondas gravitacionales y la energía oscura. Desde una perspectiva más práctica, Aveline cree que el trabajo del equipo podría allanar el camino para mejores sensores de inercia. "Las aplicaciones van desde acelerómetros y sismómetros hasta giroscopios", dice.