Un equipo de investigadores de China ha logrado enfriar una nube de aproximadamente 20.000 átomos de rubidio a una temperatura cinética de 9,7 picokelvin, apenas 9,7 billonésimas de kelvin por encima del cero absoluto. El experimento, realizado a bordo de la estación espacial Tiangong, fue publicado en la revista Science y marca un hito en la física de gases ultrafríos, ya que supera el récord anterior de 38 picokelvin obtenido en 2021 por un grupo alemán en una torre de caída libre.
Para alcanzar esta temperatura extrema, los científicos combinaron varias técnicas de enfriamiento atómico. Primero, emplearon haces de láser para confinar los átomos en una trampa óptica y aplicaron enfriamiento evaporativo, que elimina a los átomos más energéticos. Posteriormente, trasladaron la nube a una configuración óptica distinta y redujeron gradualmente la fuerza del confinamiento, culminando con una expansión no adiabática que disminuyó aún más la energía cinética de los átomos.
La microgravedad de la órbita terrestre resultó crucial para el éxito del experimento. En la Tierra, la gravedad limita la debilidad de las trampas y el tiempo disponible para observar la expansión libre de la nube. En Tiangong, los investigadores pudieron dejar que la nube se expandiera sin restricciones durante siete segundos, tiempo suficiente para medir con precisión su temperatura. Este entorno permitió reducir la intensidad del confinamiento y lograr una temperatura que en tierra sería prácticamente imposible.
El proyecto, que comenzó a estudiarse en 2011, requirió adaptar un laboratorio terrestre de 20 metros cúbicos y 10 toneladas a un módulo espacial de apenas 0,7 metros cúbicos y 500 kilos. El Instituto de Óptica y Mecánica Fina de Shanghái integró sistemas de vacío ultraalto, láseres de alta potencia y mecanismos de control extremadamente estables para mantener la precisión necesaria durante el experimento.
Más allá del récord, el enfriamiento a picokelvin abre nuevas posibilidades para la investigación cuántica. Gases ultrafríos permiten estudiar interacciones de partículas y comportamientos de sistemas cuánticos durante periodos más largos, lo que podría mejorar interferómetros atómicos y, a futuro, contribuir a la detección de materia oscura u otras formas exóticas de materia.
Aunque las aplicaciones prácticas aún están en fase de investigación, este logro subraya el potencial de la ciencia espacial china y refuerza la importancia de la microgravedad como laboratorio natural para explorar los límites de la física.
Fuente: Xataka