Científicos han enfriado átomos a la temperatura más baja jamás registrada, utilizando una trampa láser a bordo de la estación espacial china Tiangong. Tiangong incluyó un experimento en el que se enfriaron átomos a 10 picokelvin, una temperatura apenas superior al cero absoluto, la temperatura teórica más baja posible en física. El cero absoluto equivale a -273,15°C y es el umbral en el que se cree que todas las partículas de un objeto dejan de moverse. Los científicos dieron en el clavo utilizando “pinzas ópticas“, conocidas más formalmente como trampas de dipolo óptico (ODT), que retienen átomos en un haz láser”, informaron los científicos el 5 de noviembre en la revista Science.
El equipo colocó 20.000 átomos de rubidio en la trampa para restringir su movimiento. Esta reducción del movimiento, junto con la ingravidez provocada por el entorno de baja gravedad a bordo de la estación espacial, hizo que la nube de átomos se enfriara a temperaturas mucho más bajas de las que son posibles en la Tierra. Los resultados del experimento podrían ayudar a mejorar las futuras investigaciones espaciales, según indicó el equipo.
“Esta temperatura mínima histórica podría estimular una nueva generación de experimentos basados en ODT en simulación cuántica y mediciones de precisión en el espacio”, escribieron los investigadores en el artículo.
¿Hasta dónde puedes llegar?
A pesar de este logro, es dudoso que los científicos puedan alcanzar alguna vez el cero absoluto. Una interpretación de la tercera ley de la termodinámica, que analiza cómo se comportan los sistemas cuando se aproximan al cero absoluto, es que las partículas siempre tendrían un poco de entropía (desorden) asociada a ellas, lo que hace que el cero absoluto sea inalcanzable.
“Una versión de la tercera ley establece que se necesitaría un número infinito de pasos para alcanzar el cero absoluto, lo que significa que nunca se llegará a él”, dijo Saibal Mitra, profesor de física en la Universidad Estatal de Missouri, a Live Science en una entrevista de 2024.
La segunda ley de la termodinámica, que establece que la entropía siempre aumenta, también se infringiría si los científicos pudieran alcanzar el cero absoluto, añadió. “Si se dispusiera de un disipador de calor a cero absoluto, se podría construir una máquina con una eficiencia del 100%”, afirmó Mitra.
Dicho esto, el espacio facilita acercarse al cero absoluto porque la microgravedad permite que los átomos “floten” y se enfríen con mayor eficacia, según informó Science News. Los investigadores tomaron su conjunto de átomos sin peso y crearon un estado cuántico de la materia conocido como condensado de Bose-Einstein, en el que átomos muy fríos se agrupan y crean un “quinto estado” de la materia, comportándose de forma similar a un solo átomo. El cúmulo extremadamente frío de Tiangong se produce tras experimentos similares en la Estación Espacial Internacional que alcanzaron los 52 picokelvins y tras una caída sin gravedad inducida por una caída desde una torre alta, en la que los átomos alcanzaron los 38 picokelvins, añadió Science News.
Fuente: Live Science.
