Los investigadores han hecho burbujas cuánticas ultra frías en la estación espacial

En marzo de 2018 Los investigadores han lanzado algo que parece un refrigerador blanco más fresco a la Estación Espacial Internacional. Esta caja pesada alberga una instalación de $ 100 millones conocida como Cold Atom Laboratory, que permite realizar una serie de experimentos de física atómica a temperaturas de congelación de cero g. Bajo estas condiciones únicas, los científicos ya han creado pequeñas burbujas de átomos de gas extremadamente fríos. lo que los pone al borde de la física cuántica.

Este logro, posible solo con microgravedad y una millonésima de grado por encima del cero absoluto, la temperatura mínima del universo, sería imposible de lograr en la Tierra. El equipo de físicos detrás de la piedra angular, todos trabajando de forma remota, es decir, en el lugar, publicó su nuevo estudio en la revista. naturaleza la semana pasada, mostrando que hicieron las burbujas ultra frías con un aparato experimental que emite láseres en una cámara de vacío sellada para enfriar los átomos de gas. Luego despliegan campos magnéticos y ondas de radio para lanzarlos en bolas huecas y ovoides. El experimento proporciona información sobre la esfera cuántica y tiene aplicaciones para otras áreas de la física.

"Es emocionante ver cómo los átomos toman estas nuevas formas y ver nuevos comportamientos cuando apagas la gravedad", dijo David Avellin, autor del estudio y miembro de la colaboración que trabaja en Laboratorio de átomos fríosoperado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California.

Los átomos de gas súper fríos, en este caso el rubidio, no actúan de la forma en que lo harían normalmente a temperatura ambiente, girando alrededor de su contenedor como bolas de billar microscópicas. A medida que el gas se enfría, se mueven cada vez más lentamente, pero sin los átomos lentos, convirtiéndose en líquido o sólido, como el vapor. Cuando se enfrían cerca del cero absoluto, comienzan a acumularse juntas y las longitudes de onda asociadas con las partículas de gas se vuelven más largas y comienzan a superponerse.

A temperaturas tan extremadamente frías, los átomos comienzan a actuar de manera extraña. Se fusionan en una sustancia con propiedades cuánticas, comportándose tanto como partículas como ondas. Por el momento, son básicamente una paradoja cuántica, y casi como un nuevo estado de la materia, llamado condensado de Bose-Einstein, llamado así por los físicos indios y alemanes de hace siglos Bose-Einstein, pero dan señales de estar en la cima. De todos modos, mientras que los fenómenos cuánticos generalmente necesitan microscopios potentes para observar, estas burbujas pueden inflarse a un tamaño mucho mayor que el ancho de un cabello humano.

"Tomamos efectos físicos puros, que generalmente ocurren en la escala de los átomos, y los hacemos ocurrir en objetos de hasta un milímetro de tamaño, tratando de hacer que la mecánica cuántica y el extraño comportamiento de la física sean visibles a simple vista", dice Nathan Lundblad. ., físico atómico del Bates College en Maine y autor principal del estudio.

Este estudio puede tener aplicaciones fuera del mundo de la física cuántica. Una de las razones del interés de la NASA es que ese trabajo sobre átomos ultrafríos podría, en última instancia, ayudar a desarrollar giroscopios y acelerómetros más precisos, dijo Avelin. Inflar un globo de átomos ultrafríos también puede dar una idea de la expansión extremadamente rápida del universo bebé en una fracción de segundo después del Big Bang.