Los más conocidos estados de la materia son el sólido, líquido y gaseoso. Pero El 99,9% de la materia observable del universo es plasma: el cuarto estado de la materia. Einstein predijo un quinto. Y se creó en un uno de los lugares más fríos del universo conocido. El Cold Atom Lab (CAL) a bordo de la Estación Espacial Internacional. Allí, por primera vez en el espacio, se creó el quinto estado de la materia.
Se trata de los condensados de Bose-Einstein. Son nubes gaseosas de átomos que dejan de comportarse como átomos individuales. Comienzan a comportarse como un colectivo.Se les llama a menudo los BEC. Fueron predichos por primera vez por Albert Einstein y Satyendra Nath Bose hace más de 95 años. Los científicos los observaron por primera vez en el laboratorio hace solo 25 años.
La idea general al hacer un BEC es inyectar átomos en una cámara ultra fría para reducir la velocidad. Luego se crea una trampa magnética en la cámara con una bobina electrificada. Se usa junto con láser y otras herramientas para mover los átomos a una nube densa. En este punto, los átomos «se confunden entre sí». Así explica en un comunicado David Aveline, físico del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. Es autor principal del nuevo estudio.
Para ejecutar experimentos con un BEC, debe rechazar o liberar la trampa magnética. La nube de átomos abarrotados se expandirá. 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.
¿Qué pasa si se intenta aumentar el volumen en la Tierra? Aveline dice que la gravedad simplemente arrastrará los átomos en el centro de la nube BEC. Irán hacia el fondo de la trampa hasta que se derramen, distorsionando el condensado. Pero en microgravedad, las herramientas en la CAL pueden mantener unidos a los átomos. Incluso cuando aumenta el volumen de la trampa.
Eso genera un condensado de vida más larga. Permite a los científicos estudiarlo por más tiempo de lo que podrían en la Tierra. Esta demostración inicial duró 1,118 segundos. El objetivo es poder detectar la nube del quinto estado de la materia por hasta 10 segundos.
El experimento CAL podría algún día permitir que los BEC formen la base de instrumentos ultrasensibles. Detectarían señales débiles de algunos de los fenómenos más misteriosos del universo, como las ondas gravitacionales y la energía oscura. Desde una perspectiva más práctica, Aveline cree que el trabajo del equipo podría allanar el camino para mejores sensores de inercia. «Las aplicaciones van desde acelerómetros y sismómetros hasta giroscopios», dice.
