Este verano, una caja del tamaño de una hielera volará a la Estación Espacial Internacional, donde creará el lugar más genial del universo.

Dentro de esa caja láseres se utilizará una cámara de vacío y un "cuchillo" electromagnético para cancelar la energía de las partículas de gas, ralentizándolos hasta que estén casi inmóviles. Este conjunto de instrumentos se llama Cold Atom Laboratory (CAL), y fue desarrollado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. CAL se encuentra en las etapas finales de ensamblaje en JPL, antes de un viaje al espacio este agosto en SpaceX CRS-12.

Sus instrumentos están diseñados para congelar átomos de gas hasta una milmillonésima de grado por encima del cero absoluto. Eso es más de 100 millones de veces más frío que las profundidades del espacio.

"El estudio de estos átomos hiperfríos podría remodelar nuestra comprensión de la materia y la naturaleza fundamental de la gravedad, ", dijo Robert Thompson, científico del Proyecto CAL, del JPL." Los experimentos que haremos con el Laboratorio de Átomo Frío nos darán una idea de la gravedad y la energía oscura, algunas de las fuerzas más penetrantes del universo ".

Cuando los átomos se enfrían a temperaturas extremas, ya que estarán dentro de CAL, pueden formar un estado distinto de la materia conocido como condensado de Bose-Einstein. En este estado, las reglas familiares de la física retroceden y la física cuántica comienza a imponerse. Se puede observar que la materia se comporta menos como partículas y más como ondas. Las filas de átomos se mueven en concierto unos con otros como si estuvieran montados sobre una tela en movimiento. Estas misteriosas formas de onda nunca se han visto a temperaturas tan bajas como las que CAL logrará.

La NASA nunca antes había creado u observado condensados ​​de Bose-Einstein en el espacio. En la tierra, la atracción de la gravedad hace que los átomos se asienten continuamente hacia el suelo, lo que significa que normalmente solo son observables durante fracciones de segundo.

Pero en la Estación Espacial Internacional, Los átomos ultrafríos pueden mantener sus formas onduladas durante más tiempo mientras están en caída libre. Eso ofrece a los científicos una ventana más amplia para comprender la física en su nivel más básico. Thompson estimó que CAL permitirá que los condensados ​​de Bose-Einstein sean observables durante un máximo de cinco a 10 segundos; El desarrollo futuro de las tecnologías utilizadas en CAL podría permitirles durar cientos de segundos.

Los condensados ​​de Bose-Einstein son un "superfluido", un tipo de fluido con viscosidad cero, donde los átomos se mueven sin fricción como si fueran uno solo, sustancia sólida.

"Si tuvieras agua superfluida y la hicieras girar en un vaso, daría vueltas para siempre, "dijo Anita Sengupta de JPL, Responsable de proyectos de Cold Atom Lab. "No hay viscosidad para ralentizarlo y disipar la energía cinética. Si podemos comprender mejor la física de los superfluidos, posiblemente podamos aprender a utilizarlos para una transferencia de energía más eficiente ".

Cinco equipos científicos planean realizar experimentos utilizando el Cold Atom Lab. Entre ellos se encuentra Eric Cornell de la Universidad de Colorado, Boulder y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. Cornell es uno de los ganadores del Premio Nobel que creó por primera vez condensados ​​de Bose-Einstein en un laboratorio en 1995.

Los resultados de estos experimentos podrían conducir potencialmente a una serie de tecnologías mejoradas, incluyendo sensores, ordenadores cuánticos y relojes atómicos utilizados en la navegación de naves espaciales.

Especialmente interesantes son las aplicaciones relacionadas con la detección de energía oscura, dijo Kamal Oudrhiri de JPL, el subdirector de proyectos de CAL. Señaló que los modelos actuales de cosmología dividen el universo en aproximadamente un 27 por ciento de materia oscura, 68 por ciento de energía oscura y aproximadamente 5 por ciento de materia ordinaria.

"Esto significa que, incluso con todas nuestras tecnologías actuales, todavía estamos ciegos al 95 por ciento del universo, ", Dijo Oudrhiri." Como una nueva lente en el primer telescopio de Galileo, los átomos fríos ultrasensibles del Laboratorio de Átomos Fríos tienen el potencial de desvelar muchos misterios más allá de las fronteras de la física conocida ".

El Cold Atom Lab se encuentra actualmente en una fase de prueba que lo preparará antes de su entrega a Cabo Cañaveral, Florida.

"Las pruebas que realizamos durante los próximos meses en tierra son fundamentales para garantizar que podamos operar y sintonizarlo de forma remota mientras está en el espacio". y, en última instancia, aprender de este rico sistema de física atómica durante los próximos años, "dijo Dave Aveline, el líder del banco de pruebas en JPL.