Los científicos han observado el quinto estado de la materia en el espacio por primera vez, ofreciendo una visión sin precedentes que podría ayudar a resolver algunos de los enigmas más difíciles del universo cuántico, investigación mostró el jueves.

Los condensados ​​de Bose-Einstein (BEC), cuya existencia fue predicha por Albert Einstein y el matemático indio Satyendra Nath Bose hace casi un siglo, se forman cuando los átomos de ciertos elementos se enfrían hasta casi el cero absoluto (0 Kelvin, menos 273,15 grados Celsius).

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

Los BEC se sitúan a horcajadas en la línea entre el mundo macroscópico gobernado por fuerzas como la gravedad y el plano microscópico, gobernado por la mecánica cuántica.

Los científicos creen que los BEC contienen pistas vitales para fenómenos misteriosos como la energía oscura, la energía desconocida que se cree que está detrás de la expansión acelerada del Universo.

Pero los BEC son extremadamente frágiles. La más mínima interacción con el mundo exterior es suficiente para calentarlos más allá de su umbral de condensación.

Esto los hace casi imposibles de estudiar en la Tierra para los científicos. donde la gravedad interfiere con los campos magnéticos necesarios para mantenerlos en su lugar para la observación.

El jueves, un equipo de científicos de la NASA dio a conocer los primeros resultados de los experimentos BEC a bordo de la Estación Espacial Internacional. donde las partículas se pueden manipular sin restricciones terrestres.

"La microgravedad nos permite confinar átomos con fuerzas mucho más débiles, ya que no tenemos que apoyarlos contra la gravedad, "Robert Thompson del Instituto de Tecnología de California, Pasadena, dijo a la AFP.

La investigación publicada en la revista Naturaleza documenta varias diferencias sorprendentes en las propiedades de los BEC creados en la Tierra y los que se encuentran a bordo de la ISS.

Por una cosa, Los BEC en los laboratorios terrestres suelen durar unos pocos milisegundos antes de disiparse.

A bordo de la ISS, los BEC duraron más de un segundo, ofreciendo al equipo una oportunidad sin precedentes de estudiar sus propiedades.

La microgravedad también permitió que los átomos fueran manipulados por campos magnéticos más débiles, acelerando su enfriamiento y permitiendo imágenes más claras.

Avance 'notable'

Creando el quinto estado de la materia, especialmente dentro de los confines físicos de una estación espacial, no es poca cosa.

Primero, Los bosones, partículas que tienen el mismo número de protones y electrones, se enfrían hasta cerca del cero absoluto utilizando láseres para sujetarlos en su lugar.

Cuanto más lento se mueven los átomos, cuanto más fríos se vuelven.

A medida que pierden calor se introduce un campo magnético para evitar que se muevan y la onda de cada partícula se expande. Acoplar muchos bosones en una "trampa" microscópica que hace que sus ondas se superpongan en una sola onda de materia, una propiedad conocida como degeneración cuántica.

En el segundo, se libera la trampa magnética para que los científicos estudien el condensado, sin embargo, los átomos comienzan a repelerse, haciendo que la nube se disuelva y el BEC se diluya demasiado para detectarlo.

Thompson y el equipo se dieron cuenta de que la microgravedad a bordo de la ISS les permitía crear BEC a partir de rubidio, un metal blando similar al potasio, en una trampa mucho menos profunda que en la Tierra. Esto explica el enorme aumento del tiempo en que se pudo estudiar el condensado antes de difundirlo.

"Lo más importante es que podemos observar los átomos mientras flotan completamente libres (y por lo tanto imperturbables) por fuerzas externas, "Dijo Thompson.

Estudios previos que intentaron emular el efecto de la ingravidez en los BEC utilizaron aviones en caída libre, cohetes e incluso aparatos cayeron desde varias alturas.

El líder del equipo de investigación, David Aveline, dijo a la AFP que estudiar BEC en microgravedad abrió una serie de oportunidades de investigación.

"Las aplicaciones van desde pruebas de relatividad general y búsquedas de energía oscura y ondas gravitacionales hasta la navegación de naves espaciales y la prospección de minerales subterráneos en la luna y otros cuerpos planetarios, " él dijo.

© 2020 AFP