Solemos decir que el frío es la ausencia de calor, pero entonces, ¿qué es lo que pasa cuando “sacamos” todo el calor de un objeto? No es una pregunta sencilla de contestar puesto que solo podemos aproximarnos a esta situación. A día de hoy el récord actual está en 38 billonésimas de un grado por encima del cero absoluto, un récord que se logró en un laboratorio de Alemania.
¿Qué es la temperatura al fin y al cabo? Durante años los científicos han intentado de diversas maneras acercarse al límite de los -273,15 grados Celsius, cero Kelvin, el cero absoluto. La temperatura es pese a que la percibamos de una forma muy distinta, es en realidad una medida de movimiento.
El calor se genera por un movimiento, una especie de vibración de moléculas y átomos. El frío es por tanto ausencia no solo de calor sino de movimiento. La temperatura cero es la quietud total de las moléculas.
Alcanzar ese punto del cero absoluto es, según nuestros conocimientos presentes de la física, tan imposible como alcanzar la velocidad de la luz. Sin embargo nos hemos logrado acercar bastante, hasta las las 38 billonésimas de grado (38 picokelvins).
Tirar el experimento por la ventana. Alcanzar los 38 picokelvins no fue tarea fácil. El equipo quería analizar el Condensado de Bose-Einstein (BEC), un estado de la materia que solo aparece en condiciones excepcionalmente frías. Para lograrlo, el equipo de investigadores utilizó gas de átomos de rubidio (unos 100.000 átomos en total). Introdujo este gas en una cámara de vacío y redujo su temperatura a las dos mil millonésimas partes de un grado.
En su momento esto supuso un récord (el anterior estaba en 36 millonésimas de grado), pero no era suficiente para el equipo. La Agencia Espacial Europea y la Universidad de Bremen cuentan con una torre para experimentos en microgravedad, desde la que podía lanzarse el experimento. Y así lo hicieron.
En 120 metros de caída libre, los investigadores encendieron y apagaron rápidamente el campo magnético lograron reducir al mínimo la moción de los átomos de este gas y permitiendo al BEC flotar dentro de la cámara. Los detalles del experimento se publicaron en forma de artículo en la revista Physical Review Letters.
El Condensado de Bose-Einstein. El BEC es el llamado quinto estado de la materia (siendo los otros cuatro los tres “clásicos” sólido, líquido y gaseoso; y elcuarto el plasma). La característica que hace interesante a este estado de la materia es que en él los átomos pasan a comportarse como una única entidad. Con ello es posible para los físicos estudiar las propiedades cuánticas de la materia.
Este estado de la materia fue alcanzado por primera vez en Estados Unidos 1995, también partiendo del rubidio. Poco después, también en estados Unidos, otro equipo logró crearlo a partir de sodio. En 2001, los tres investigadores que encabezaron estos experimentos recibieron el Premio Nobel en Física.
La extraña física en los extremos. Los agujeros negros son regiones de nuestro Universo extremadamente densas donde las leyes de la física parecen no comportarse como en el resto de lugares. Sin embargo, la densidad extrema no es la única condición que puede hacer que las leyes de la física se nos atraganten. La temperatura extrema es otro caso.
Concretamente la ausencia extrema de temperatura. Por ejemplo, un estudio de 2017 publicado en la revista Nature Physics previó que, llegado un extremo de frío, la luz puede comportarse como un líquido. Otro estudio del mismo año, éste publicado en Nature Communications, explicaba que el helio en estado superfluido podía moverse sin experimentar fricción alguna.
El lugar más frío del Universo (que sepamos). El experimento logró los 38 picokelvins durante tan solo un par de segundos, pero las condiciones de microgravedad pueden aprovecharse para prolongar este periodo, quizá tanto como 17 segundos. La Estación Espacial Internacional fue pionera en este sentido, pero es posible que el próximo récord se marque en otra nave similar, Tiangong, la estación espacial china.
Cabe preguntarse en cualquier caso de la universalidad de estos récords. Por lo que conocemos, éstas temperaturas son muy inferiores a las que se logran en el Universo de forma natural. La región más fría que conocemos en el espacio es la Nebulosa del Boomerang, situada a unos 5.000 años luz de nosotros, en el entorno de la constelación del Centauro. La temperatura promedio de esta área es de aproximadamente un grado K o -272º C.
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