La NASA quiere crear el punto más frío del universo, y lo hará con láseres en la Estación Espacial Internacional

Dentro de poco el punto más frío que existe en el universo estará muy cerca de nuestro pequeño planeta: en la Estación Espacial Internacional (la ISS). Así se lo han propuesto los investigadores de la NASA, quienes construirán un ingenio con láseres para enfriar al máximo posible un punto constituido por un grupo de átomos. ¿Para qué? Los secretos de la computación cuántica se esconden en este tipo de estudios.

El punto más frío del universo

Si pensamos en lo más frío que existe puede que se nos venga a la cabeza el nitrógeno líquido, un planeta helado en los confines de la galaxia, la materia oscura o, incluso, el vacío espacial. Pero, aunque hemos ido bajando la temperatura cada vez más, todavía nos queda un trecho para llegar al verdadero frío absoluto.

Como sabrás, la temperatura no es otra cosa que la medición del calor es una forma de medir la diferencia de calor. Y el calor es, a su vez, la manera que tenemos de medir la energía que tiene un sistema, la temperatura es una medida de la energía que tienen las moléculas. Cuando hablamos de el cero absoluto, o cero Kelvin (unos -273.15ºC), estamos diciendo que el sistema no tiene absolutamente nada de energía, de forma literal.

Esto en el universo no existe, y es teóricamente imposible de alcanzar. Lo más frío que ha visto el universo en su existencia, con casi total probabilidad, es un grupito de átomos enfriados hasta la diezmilésima parte del propio vacío, unos 0.00036K.

Este hito lo hemos conseguido los seres humanos enfriando los átomos con láseres. Pero no contentos con habernos acercado tanto al cero absoluto, ahora queremos ir aún más allá. En concreto, la intención de la NASA es alcanzar una temperatura unos diez mil millones de veces más baja que la del propio vacío estelar, consiguiendo un hito universal.

Láseres para enfriar como nunca

¿Cómo se puede usar un láser para enfriar? Sin entrar en una farragosa explicación física, los láseres pueden transmitir energía a través de un haz de luz coherente. Pero, al igual que son capaces de transmitirla, también pueden organizar la luz de manera que aminoren las vibraciones atómicas o, lo que es lo mismo, que enfríen los átomos.

Para entenderlo de una manera sencilla, y muy grosso modo, es un proceso parecido a lo que ocurre cuando un objeto comienza a vibrar y nosotros lo paramos haciéndolo vibrar de forma contraria, anulando el movimiento. Esto no se hace con cualquier material, sino que se actúa sobre una tenue nube de átomos especial.

A esta nube se la denomina como condensado de Bose-Einstein. Los condensados de Bose-Einstein se comportan como superfluidos, que son sustancias que no tienen viscosidad. Esto significa, por ejemplo, que podrían fluir sin fricción alguna y, por tanto, para siempre.

Así que lo que intentarán en la ISS es generar estos condensados especiales cerca del cero absoluto para poder estudiar cómo funcionan. ¿Y por qué llevarlos al espacio? En la Tierra hemos conseguido estudiar este tipo de superfluidos artificiales en más de una ocasión.

Sin embargo, nos topamos con pequeño problema: la gravedad. Realizando el experimento a bordo del Cold Atom Laboratory, o CAL, que fue lanzado hace unos días, en la ISS, podremos alcanzar una temperatura varios órdenes de magnitud por debajo de lo conseguido hasta la fecha. Y todavía nos quedaría una pregunta por contestar.

Desde la computación cuántica a la materia oscura

¿Para qué querríamos estudiar un superfluido conseguido con láseres, a una temperatura tan baja en plena órbita baja terrestre? Por el momento, el estudio de los superfluidos está relegado a fracciones de segundo, ya que los fenómenos ocurren demasiado rápido.

Pero enfriando muchísimo los átomos podríamos conseguir mantener el efecto, y estudiar los condensados de Bose-Einstein, durante varios segundos, que es, de lejos, muchísimo más de lo que hemos conseguido hasta ahora.

Los superfluidos son importantes en la computación cuántica porque nos permiten analizar fenómenos cuánticos directamente, algo que necesitamos para entender qué ocurre a niveles tan ínfimos de la materia. Pero no solo eso. También tiene aplicaciones en otros campos físicos.

Por ejemplo, la investigación en superfluidos podría ayudarnos a descubrir más sobre la materia oscura. Incluso a detectarla, por qué no, ya que la materia oscura no interactúa, hasta donde sabemos, con nada del universo que conocemos. Podríamos hasta aprender más de la energía oscura (que no es lo mismo que materia oscura), ese gran misterio que lo rodea todo.

Superconductividad, supercomputación, física de temperaturas extremas... la cantidad de información que nos puede dar este tipo de experimentos es enorme. Y todo esto sin mencionar la búsqueda pura de información o el hecho de haber marcado un hito que podríamos considerar como universal: el punto más frío del universo. Los científicos esperan mucho del CAL, aunque todavía tendremos que esperar un poco para comenzar a comprender todo lo que este laboratorio y sus fríos átomos pueden darnos.

Imágenes | Pxhere, Wikimedia, Nayuki/Flickr, Pxhere