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Cómo es el quinto estado de la materia que acaban de ‘crear’ en el espacio

Astronautas de la Estación Espacial Internacional generaron este extraño estado de la materia que no existe en la naturaleza.

Modelo que muestra el quinto estado de la materia cerca del cero absoluto. Crédito: NASA.
Modelo que muestra el quinto estado de la materia cerca del cero absoluto. Crédito: NASA.

El quinto estado de la materia, predicho hace más 95 años por los científicos Albert Einstein y Satyendra Nath Bose, fue producido por primera vez en el espacio. Este logro podría ayudar a desvelar los más grandes misterios de la física.

Según anunciaron en la revista Nature, este extraño tipo de materia que no existe en la naturaleza pudo ser generado en la Estación Espacial Internacional, el gran laboratorio que orbita la Tierra a 400 km de altitud.

La Estación Espacial Internacional rodea la Tierra en menos de 93 minutos. Foto: NASA.

¿Cuál es el quinto estado de la materia?

El también llamado condensado Bose-Einstein (BEC) está formado por nubes de gas compuestas por múltiples átomos que se ‘sincronizan’ para comportarse como si fueran uno solo. La primera vez que se consiguió en un laboratorio fue hace 25 años, pero nunca se había observado en el espacio exterior.

De acuerdo a la actual clasificación de la materia, los otros estados conocidos son líquido, sólido, gaseoso y plasma. Este último se caracteriza por tener partículas cargadas eléctricamente. Se observa en tormentas eléctricas y en fenómenos estelares, como los que se producen en torno al Sol.

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El experimento en el espacio

El reciente experimento en la Estación Espacial Internacional se llevó a cabo dentro del congelador Cold Atom Lab (CAL), que puede enfriar átomos en el vacío a temperaturas que rozan el cero absoluto —la mínima temperatura posible (-273,15 °C)—, por lo que es considerado uno de los lugares más fríos del universo.

Cold Atom Laboratory, instalado en la Estación Espacial Internacional. Crédito: NASA.

Los astronautas inyectaron átomos de rubidio y potasio en la cámara ultrafría para reducir su velocidad. Luego, crearon trampas magnéticas que confinaron los átomos e hicieron que formen una nube densa.

De este modo, los átomos “se confunden entre sí”, indica David Aveline, físico del Laboratorio de Propulsión a Reacción (JPL) de la NASA y autor principal del estudio, en declaraciones a MIT Technology Review.

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Pero lo más sorprendente vino después, cuando tenían que observar el resultado y medir el quinto estado de la materia en 'acción’. Para ello liberaron la nube de átomos, lo que hizo que la trampa magnética se expanda, enfriándolos aún más.

En la Tierra, la gravedad hace que los átomos separados comiencen a caer inmediatamente, limitando el tiempo de observación a solo unas pocas decenas de milisegundos; pero en la microgravedad del espacio, los átomos se expandieron sin problemas, permitiendo presenciar el fenómeno más de un segundo.

Momentos de la formación de un condensado de Bose-Einstein en el prototipo del Cold Atom Laboratory a medida que la temperatura se acerca a cero. Fuente: NASA.

"Lo más importante es que podemos observar los átomos mientras flotan completamente desconfinados (y por lo tanto no perturbados) por fuerzas externas”, dijo a La Vanguardia Robert Thompson, otro científico del JPL y coautor de la investigación.

Además, en temperaturas tan bajas como las que se lograron en este experimento, los efectos cuánticos extraños se vuelven más notorios, señala el diario ABC.

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Una ventana para revelar misterios de la física

En un texto adjunto al estudio, Maike Lachmann, del Instituto de Óptica Cuántica de la Universidad de Leibniz en Hannover (Alemania), explica que este experimento “allana el camino para misiones aún más ambiciosas”.

Entre ellas, investigaciones de gases atómicos ultrafríos y la ventaja de producirlos en condiciones de microgravedad, como en el sofisticado congelador de la estación espacial.

“En el espacio, básicamente estás limitado por cuánto puedes lograr enfriar tus átomos, y esperamos alcanzar más de cinco segundos en el CAL, y tal vez mucho más tiempo en futuras misiones”, dijo Thompson.

“Estos experimentos constituyen el comienzo de años de potenciales operaciones científicas, con capacidades adicionales del instrumento (CAL) para ser empleadas en el tiempo”, escribieron los autores en el artículo de investigación.