Hacia los picokelvin en la Estación Espacial Internacional

Dibujo20180509 Instruments NASA Cold Atom Laboratory Credit NASA JPL-Caltech nature com d41586-018-05111-2_15738750

El objetivo de la investigación en ultrafrío es alcanzar la escala de temperaturas de los picokelvin (pK), la billonésima parte de un kelvin. El condensado de Bose–Einstein (BEC) recibió el Premio Nobel de Física en 2001 gracias a su obtención en laboratorio en un gas de átomos de rubidio enfriado a 170 nanokelvin (nK). El 21 de mayo un cohete Antares llevó el Laboratorio de Átomos Fríos (CAL, por Cold Atom Lab) de la NASA hasta la Estación Espacial Internacional (ISS). El objetivo de este experimento es alcanzar unos 20 pK. Así, el lugar (conocido) más frío del universo estará orbitando la Tierra en la ISS.

El CAL atrapará átomos de rubidio (87Rb) y potasio (tanto 40K como 41K) que serán ultraenfriados hasta la formación de un BEC. La tecnología usada será la de chips de átomos, que permite que todo el experimento ocupe un espacio reducido y pueda ser instalado sin problemas en la ISS. El uso de un entorno en microgravedad facilita alcanzar temperaturas de picokelvin (de hecho, los experimentos se realizarán mientras la tripulación de la ISS está durmiendo para evitar perturbaciones del entorno de microgravedad debido a su movimiento por la ISS). Más información sobre el experimento en J. P. D’Incao, M. Krutzik, …, J. R. Williams, “Enhanced association and dissociation of heteronuclear Feshbach molecules in a microgravity environment,” Phys. Rev. A 95: 012701 (03 Jan 2017), doi: 10.1103/PhysRevA.95.012701.

Por supuesto, ya se ha diseñado otro experimento en tierra firme cuyo objetivo es alcanzar una temperatura de 2.2 pK en un BEC con un diámetro milimétrico. Su desarrollo está en curso, aunque no se podrá adelantar al experimento de la ISS, permitirá que de nuevo el punto más frío (conocido) del universo volverá a estar en la superficie de la Tierra. Más información en R. Corgier, S. Amri, …, N. Gaaloul, “Fast manipulation of Bose–Einstein condensates with an atom chip,” New Journal of Physics 20: 055002 (04 May 2018), doi: 10.1088/1367-2630/aabdfc.

Por cierto, todo esto viene a colación de la pieza de Elizabeth Gibney, “Universe’s coolest lab set to open up quantum world. NASA’s Cold Atom Laboratory will allow physicists to play with quantum phenomena like never before,” Nature 557: 151-152 (2018), doi: 10.1038/d41586-018-05111-2. En español puedes leer a Santiago Campillo, “La NASA quiere crear el punto más frío del universo, y lo hará con láseres en la Estación Espacial Internacional,” Xataka, 23 May 2018.

Dibujo20180509 theoretical predictions bec picokelvin iopscience iop org 1367-2630 20 5 055002

Por supuesto, habrá que esperar a que CAL logre su objetivo y se publiquen sus resultados. Ahora mismo solo tenemos una propuesta teórica de un experimento que usa un chip atómico para generar un BEC de unos cien mil átomos a una temperatura récord. Extrapolando los resultados obtenidos en la superficie terrestre, asumiento una evaporación suficientemente rápida en el ambiente de microgravedad de la ISS, se debería lograr el objetivo. Todos esperamos que así sea. Estaremos atentos.


7 Comentarios

Participa Suscríbete

JordiJordi

¿Felicidades por el blog!
Podrías explicar cual es el interés científico de llegar a temperaturas de pK?
Gracias,

JordiJordi

Eso sí, me referia si hay alguna predicción teórica e.g., nuevos estado de la materia, o se espera algun tipo de comportamiento?

gustavogustavo

Es impresionante que el experimento se planifique para hacerse mientras los astronautas duermen para menores perturbaciones.

Francisco R. Villatoro

Gustavo, así lo afirma el artículo científico que cito; aunque no recuerdo haber leído que estimaran la amplitud del efecto de las perturbaciones del movimiento de los astronautas.

Alvaro VerdionAlvaro Verdion

¿Esperan algún fenómeno insólito a ese rango de temperatura o va a ver que se encuentran?

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>