Crédito de imagen: NASA / JPL
Investigadores de la NASA y el MIT han enfriado el gas de sodio a la temperatura más baja jamás registrada, medio billonésimo grado por encima del cero absoluto. El gas necesitaba ser confinado en un campo magnético; de lo contrario, se pegaría a las paredes del contenedor y sería imposible enfriarlo. Los investigadores utilizaron una metodología similar que llevó al Premio Nobel de Física en 2001 con el descubrimiento de los condesados de Bose-Einstein (donde las moléculas se mueven juntas de manera ordenada a bajas temperaturas).
Investigadores financiados por la NASA en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), Cambridge, Massachusetts, han enfriado el gas de sodio a la temperatura más baja jamás registrada, medio billonésimo grado por encima del cero absoluto. Esta temperatura absoluta es el punto, donde no es posible más enfriamiento.
Esta nueva temperatura es seis veces más baja que el registro anterior y marca la primera vez que un gas se enfrió por debajo de un nanokelvin (una milmillonésima parte de un grado). En cero absoluto (-273 ° Celsius o -460 ° Fahrenheit), todo el movimiento se detiene, excepto las pequeñas vibraciones atómicas, ya que el proceso de enfriamiento ha extraído toda la energía de las partículas.
Al mejorar los métodos de enfriamiento, los científicos han logrado acercarse al cero absoluto. "Ir por debajo de un nanokelvin es como correr una milla por debajo de cuatro minutos por primera vez", dijo el Dr. Wolfgang Ketterle, profesor de física en el MIT y co-líder del equipo de investigación.
"Los gases de temperatura ultrabaja podrían conducir a grandes mejoras en las mediciones de precisión al permitir mejores relojes atómicos y sensores de gravedad y rotación", dijo el Dr. David E. Pritchard, profesor de física del MIT, pionero en óptica atómica, interferometría atómica y Líder del equipo.
En 1995, un grupo de la Universidad de Colorado, Boulder, Colorado, y un grupo del MIT dirigido por Ketterle, enfriaron los gases atómicos a menos de una microkelvin (un millonésimo grado por encima del cero absoluto). Al hacerlo, descubrieron una nueva forma de materia, el condensado de Bose-Einstein, donde las partículas marchan en forma de bloque en lugar de revolotear independientemente. El descubrimiento fue reconocido con el Premio Nobel de Física 2001, que Ketterle compartió con sus colegas Drs. Eric Cornell y Carl Wieman.
Desde el avance de 1995, muchos grupos han alcanzado habitualmente temperaturas de nanokelvin; con tres nanokelvin como la temperatura más baja registrada. El nuevo récord establecido por el grupo MIT es 500 picokelvin o seis veces menor.
A temperaturas tan bajas, los átomos no pueden mantenerse en contenedores físicos, ya que se pegarían a las paredes. Además, ningún recipiente conocido puede enfriarse a tales temperaturas. Para evitar este problema, los imanes rodean los átomos, lo que mantiene la nube gaseosa confinada sin tocarla. Para alcanzar las bajas temperaturas récord, los investigadores inventaron una nueva forma de confinar átomos, que llaman una "trampa gravito-magnética". Los campos magnéticos actuaron junto con las fuerzas gravitacionales para mantener los átomos atrapados.
Todos los investigadores están afiliados al departamento de física del MIT, el Laboratorio de Investigación de Electrónica y el Centro MIT-Harvard para Átomos Ultrafríos, financiado por la National Science Foundation. Ketterle, Leanhardt y Pritchard son coautores del artículo de baja temperatura, programado para aparecer en la edición del 12 de septiembre de Science. La NASA, la National Science Foundation, la Oficina de Investigación Naval y la Oficina de Investigación del Ejército financiaron la investigación.
Ketterle realiza investigaciones bajo el Programa de Investigación de Física Fundamental en Ciencias Físicas de la NASA, parte de la Oficina de Investigación Biológica y Física de la agencia, Washington. El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Pasadena, California, una división del Instituto de Tecnología de California, Pasadena, administra el programa de Física Fundamental.
Fuente original: Comunicado de prensa de la NASA
