Al lanzar al aire un pequeño chip lleno de átomos y explotarlo con láseres, un equipo de científicos alemanes por primera vez creó un exótico estado de la materia conocido como condensado de Bose-Einstein en el espacio.

Los hallazgos podrían sentar las bases para desarrollar una nueva forma de buscar ondas gravitacionales u ondulaciones en el espacio-tiempo.

Un asunto de átomos

El experimento de Interferometría de Matriz-Onda en Microgravedad (MAIUS, por sus siglas en inglés) se lanzó en un cohete de sondeo desde el Centro Espacial Esrange en Suecia, el 23 de enero de 2017. La misión, además de crear el primer condensado de Bose-Einstein en el espacio, sirvió para que los investigadores realizaran más de 100 experimentos con esta muestra durante los 6 minutos de ingravidez del vuelo espacial.

El chip en el que los científicos crearon el condensado de Bose-Einstein

Un condensado de Bose-Einstein (BEC) es un estado de la materia que se forma cuando una nube de átomos se enfría a temperaturas cercanas al cero absoluto, o 0 ° Kelvin, equivalente a unos -273,15 ° Celsius (-459,67 ° Fahrenheit).

Cuando los átomos se enfrían lo suficiente, dejan de comportarse como átomos individuales y se agrupan mientras ocupan el mismo estado de energía. En otras palabras, los átomos se vuelven imposibles de diferenciar y el grupo comienza a comportarse como un sólo átomo.

Este fenómeno es el resultado de un principio de la mecánica cuántica conocido como dualidad onda-partícula, que sostiene que la luz y la materia exhiben propiedades tanto de partículas como de ondas.

Durante la misión MAIUS, una muestra de átomos de rubidio se enfrió para crear el primer BEC en el espacio, lo que indudablemente es un logro plausible. Pero tal vez, los más emocionante de la misión fueron los resultados de los experimentos que los investigadores hicieron con el BEC, los cuales mostraron que puede ser posible medir las ondas gravitacionales en el espacio con más precisión que en la Tierra.

Nuevas perspectivas

Como cualquier estado cuántico, un BEC es altamente frágil, lo que lo hace extremadamente útil como un sensor de fuerzas externas como la gravedad y los campos magnéticos.

Los ingenieros del experimento MAIUS preparando el cohete de sondeo.

El descubrimiento de las ondas gravitacionales en el Observatorio de Ondas Gravitacionales e Interferómetro Láser (LIGO) le valió el Premio Nobel a tres físicos en 2017. Los BEC en el espacio podrían ayudar a impulsar la caza de ondas gravitacionales.

Al respecto, el investigador Maike D. Lachmann, afiliado al Instituto de Óptica Cuántica de la Universidad Leibniz y coautor del hallazgo, comentó:

“En principio, podríamos establecer un detector de ondas gravitacionales que utilice la interferometría atómica sensible a otras frecuencias distintas de LIGO.”

Los investigadores manifiestan que esta nueva investigación allana el camino para desarrollar sensores cuánticos en el espacio que podrían usarse para realizar experimentos que no son posibles de realizar en la Tierra.

Los ejemplos incluyen la detección de ondas gravitacionales en un rango de frecuencia que no suele ser accesible, la detección de posibles partículas de materia oscura ultraligera y la observación de los efectos sutiles asociados con la teoría de la relatividad general de Einstein.

Referencia: Space-borne Bose–Einstein condensation for precision interferometry. Nature, 2018. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0605-1

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