Un nuevo récord de frío permitirá construir un reloj atómico todavía mas preciso

Una temperatura de menos de una millonésima de grado por encima de la temperatura mínima que se puede enfriar la materia ha sido alcanzada en un centro especializado de Estados Unidos, que ha batido así el récord mundial de frío. Los científicos lograron hace unas semanas una temperatura de sólo 0,7 microkelvins, por encima del cero absoluto.Según las leyes de la termodinámica, el cero absoluto (-273,15 grados centígrados) es la temperatura mínima alcanzable. El récord obtenido se utilizará para construir un reloj atómico, que será el más exacto.

Mejorar la exactitud del mejor reloj del mundo -el NIST-7, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Gaithersburg (NIST) de EE UU, que gana o pierde menos de un segundo cada millón de años requerirá temperaturas muy bajas. El récord actual de los científicos del NIST garantiza que su próximo reloj será mucho más exacto que el-NIST-7.El método para conseguirlo, explicado de forma muy simple, consiste en frenar los átomos de cesio procedentes de una fuente mediante un entramado de rayos láser. La temperatura de un cuerpo, según las leyes de la física, depende de la velocidad a la que se agitan los átomos que lo componen: a menor velocidad, menor temperatura, pero nunca pueden ser igual a cero.

Cuando los átomos de cesio se enfrían a temperaturas ultrabajas, explica Steven Rolston, miembro del equipo científico, al reducirse enormemente su velocidad es más fácil medir su frecuencia natural de vibración de forma exacta. Es esta frecuencia constante -de unos 9.192.631.770 pulsos por segundo- la base de los relojes atómicos, esenciales para el sistema de navegación por satélite GPS, los sistemas más avanzados de comunicación y muchas otras tecnologías modernas.

Pero el récord de frío también acerca a los físicos a un objetivo más general. Hace 69 años, los teóricos calcularon que si cierto tipo de átomos pudiera ser enfriado a temperaturas por debajo de las que existen en la naturaleza, los átomos se fundirían unos con otros para convertirse en superátomos: estados extraños. de la materia a medias entre el mundo cotidiano y el dominio ultrapequeño de la mecánica cuántica.

La creación de la condensación de Bose-Einstein, como se denomina este estado hipotético superatómico, constituiría un hito en la física. No sólo demostraría la validez de algunas extrañas predicciones de la teoría cuántica, sino que crearía una forma de la materia que pueden no haber existido nunca en ningún sitio. Los superátomos reciben su nombre de los científicos Satyendra Nath Bose y Albert Einstein, cuyos cálculos estadísticos llevaron a la predicción de su existencia hecha por Einstein en 1925.

En ningún lugar

Este nuevo récord de frío es más bajo que cualquier temperatura que hayan podido medir los astrónomos en ningún lugar del Universo y debería ser suficiente para provocar el fenómeno de los superátomos, según los teóricos, si se pudieran concentrar más átomos en los aparatos en los que se alcanza, lo que no se ha podido conseguir hasta ahora.Rolston afirmó que no esperaba que su laboratorio, con el equipo de que dispone hoy, pudiera ir más allá en el frío o producir condensación de Bose-Einstein. "Crear una condensación de Bose-Einstein sería maravilloso pero secundario para nuestro trabajo principal, que es aplicar enfriamiento atómico para mejorar la precisión de la medida del tiempo"señaló.

¿Cómo de cerca está el objetivo de crear superátomos? Las condiciones necesarias varían de un elemento a otro, pero para fusionar átomos de cesio en superátomos, los físicos calculan que la temperatura debe alcanzar o estar por debajo de una millonésima de grado por encima del cero absoluto y que se deben concentrar 10 elevado a 14 átomos de cesio en un centímetro cúbico. Aunque este rango de temperaturas ha sido alcanzado en varios laboratorios del mundo, la máxima concentración alcanzada ha sido de sólo 10 elevado a 10 átomos. Pero el interés crece entre los físicos, que se acercan cada día más a su objetivo.