En 2018, un nuevo refrigerador atómico despegará para la estación espacial. Se llama Cold Atom Lab (CAL), y puede refrigerar la materia hasta una diez mil millonésima parte de un grado por encima del cero absoluto, justo por encima del punto donde teóricamente se detiene toda la actividad térmica de los átomos.

"A esta temperatura, los átomos pierden su energía y comienzan a moverse muy lentamente, "explica Rob Thompson, Científico del Proyecto CAL en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL). "A temperatura ambiente, los átomos rebotan entre sí en todas direcciones a unos cientos de metros por segundo. Pero en CAL se reducirán un millón de veces y se condensarán en estados únicos de materia cuántica ".

CAL es una instalación multiusuario que apoya a muchos investigadores que estudian una amplia gama de temas.

Eric Cornell, un físico de la Universidad de Colorado y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, liderará uno de los primeros experimentos CAL. Cornell y su equipo utilizarán CAL para investigar las colisiones de partículas y cómo las partículas interactúan entre sí. Los gases ultrafríos producidos por Cold Atom Lab pueden contener moléculas con tres átomos cada una, pero que son mil veces más grandes que una molécula típica. Esto da como resultado una baja densidad, Molécula "esponjosa" que se deshace rápidamente a menos que se mantenga extremadamente fría. ¿Cómo se ve afectado el comportamiento de las partículas a medida que se introducen más partículas? ¿Qué se puede aprender sobre los objetos cuánticos cuando varios átomos interactúan al mismo tiempo?

Cornell dice:"La forma en que los átomos se comportan en este estado se vuelve muy compleja, sorprendente y contradictorio, y es por eso que estamos haciendo esto ".

Cornell compartió el Premio Nobel de Física de 2001 por crear condensados ​​de Bose-Einstein, otro estado de la materia cuántica que se puede estudiar dentro de CAL.

Los condensados ​​de Bose-Einstein son esencialmente gotas de materia cuántica que se ven y se comportan como ondas que existen a estas temperaturas ultra frías. En la caída libre del espacio los condensados ​​pueden mantener sus formas onduladas durante cinco a diez segundos, mucho más que en la Tierra, proporcionando a los investigadores una ventana al reino cuántico.

Thompson dice:"Podemos usar CAL para probar la relatividad general y la mecánica cuántica. Una de las preguntas más importantes de la física actual es cómo funcionan estas dos juntas".

Nick Bigelow, físico de la Universidad de Rochester, y el científico de la Universidad de Berkeley Holger Müller junto con sus colegas planean usar CAL para probar una piedra angular de la teoría de la relatividad de Einstein:el principio de equivalencia, que sostiene que la gravedad y la aceleración externa no se pueden distinguir experimentalmente. Planean repetir el experimento icónico de Galileo lanzando balas de cañón desde la Torre Inclinada de Pisa, pero usando átomos en su lugar. Dejar caer átomos dentro de CAL y dejarlos caer durante varios segundos mientras la estación orbita la Tierra permitirá a los investigadores descubrir con precisión las diferencias entre cómo se aceleran los átomos. Este experimento puede revelar cómo la gravedad y el espacio-tiempo se entrelazan a través del reino cuántico.

Un investigador del JPL llamado Jason Williams también planea usar moléculas ultrafrías de dos átomos para desarrollar herramientas para la próxima generación de pruebas de gravedad de precisión con gases cuánticos.

Se planean muchos más experimentos para este nuevo laboratorio "genial", y nadie sabe adónde conducirán. "Con CAL, "dice Thompson, "Estamos entrando en lo desconocido".