Desde la estación espacial Tiangong, un equipo de científicos chinos logró enfriar una nube de unos 20.000 átomos de rubidio hasta una temperatura cinética equivalente de 9,7 picokelvin, una marca que se acerca aún más al cero absoluto. El resultado fue descrito en un estudio publicado en Science.
Cómo alcanzaron la temperatura récord
Los investigadores trabajaron con un condensado de Bose-Einstein, un estado en el que numerosos átomos comparten el mismo estado cuántico. Primero usaron haces de luz láser para mantener la nube confinada en una trampa óptica y aplicaron enfriamiento evaporativo, una técnica en la que escapan los átomos más energéticos. Luego trasladaron la muestra a otra configuración óptica y debilitaron el confinamiento de forma progresiva, siguiendo un procedimiento de enfriamiento en dos etapas.
La última fase, descrita como expansión no adiabática, ayudó a reducir todavía más la energía asociada al movimiento de la nube.
La microgravedad de Tiangong hizo la diferencia
La elección del espacio fue decisiva. En la Tierra, la gravedad limita tanto la posibilidad de usar trampas muy débiles como el tiempo disponible para observar la expansión de los átomos. En Tiangong, la microgravedad permitió reducir el confinamiento y estudiar la nube durante siete segundos, un lapso que hizo posible calcular su temperatura cinética equivalente.
La marca china se compara con el antecedente de 2021, cuando un equipo alemán alcanzó 38 picokelvin en un experimento recogido en Physical Review Letters. El nuevo valor equivale aproximadamente a una cuarta parte de aquel registro, aunque los investigadores comunicaron una incertidumbre de +3,2 y −2,7 picokelvin sobre su estimación central.
Qué abre este experimento para la física cuántica
Los investigadores sostienen que disponer de gases ultrafríos y observar su evolución durante más tiempo permite estudiar mejor cómo interactúan las partículas y cómo se comportan los sistemas cuánticos. También plantea posibilidades para interferómetros atómicos, instrumentos que aprovechan las propiedades ondulatorias de los átomos para realizar mediciones de gran precisión. Entre las líneas que mencionan figura incluso la búsqueda de formas hipotéticas de materia oscura.
El Instituto de Óptica y Mecánica Fina de Shanghái, de la Academia China de Ciencias, dijo además que el sistema fue diseñado para operar en condiciones extremas dentro de la estación espacial y que la experiencia abre camino a nuevos experimentos con materia ultrafría en órbita.
