A los estudiantes en la mayoría de colegios les enseñan que los estados de la materia son líquido, sólido y gaseoso, sin embargo también existe el plasma, y ahora se habría comprobado que también hay el condensado de Bose-Einstein (BEC, por sus siglas en inglés).
Los condensados de Bose-Einstein (BEC) se generan cuando los átomos de ciertos elementos se enfrían hasta casi el cero absoluto (0 Kelvin, menos 273.15 Celsius). Su existencia fue predicha por Albert Einstein y el matemático indio Satyendra Nath Bose hace casi cien años, cuando no existían las condiciones para comprobarla.
La condición básica es no tener gravedad y esta limitación fue superada por investigadores del Jet Propulsion Laboratory (Caltech-NASA) de Estados Unidos que en 2018 instalaron un laboratorio denominado Cold Atom Lab en la Estación Espacial Internacional .
Los primeros resultados del trabajo fueron publicados este jueves en la revista ‘Nature‘.
Los autores descubrieron y midieron algunas diferencias entre las propiedades que presenta esta materia exótica en las condiciones de microgravedad y las observadas en la Tierra.
Para hacer un BEC es necesario inyectar átomos 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 ese momento, los átomos "se confunden entre sí", explica en un comunicado David Aveline, físico del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y autor principal del nuevo estudio.
Para poder realizar experimentos con un BEC, se debe rechazar o liberar la trampa magnética. La nube de átomos abarrotados se expande, lo que 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.
Una de los hallazgos fue que el denominado tiempo de expansión libre (en el que los átomos flotan después de apagar las trampas de confinamiento que usan los científicos) dura más de un segundo en el complejo orbital, en comparación con las pocas decenas de milisegundos que se consigue en los laboratorios terrestres.
Según explicaron los investigadores estos experimentos iniciales muestran que el Cold Atom Lab puede facilitar futuros estudios con gases atómicos ultrafríos, incluyendo "nuevas trampas exclusivas de microgravedad, fuentes de láser atómico, física de pocos cuerpos y técnicas de interferometría atómica".
"La hazaña de crear condensados de Bose-Einstein en la Estación Espacial Internacional no solo supone un hito tecnológico, también abre nuevas oportunidades para la investigación de gases cuánticos y podría mejorar nuestra comprensión de la física fundamental ", dijo el investigador Maike Lachmann de la Universidad de Hannover (Alemania) en otro artículo publicado también en Nature.