En las instalaciones del Cold Atom Lab de la NASA en la Estación Espacial Internacional, un equipo internacional de científicos ha creado por primera vez en el espacio un gas cuántico que consta de dos tipos de átomos. logro, Un nuevo estudio explica Publicado en naturalezalo que marca otro paso hacia llevar al espacio las tecnologías cuánticas basadas en la Tierra.
A través de experimentos controlados remotamente en la Tierra, los investigadores crearon condensados de Bose-Einstein, un estado cuántico de la materia compuesto de un gas atómico a una temperatura cercana al cero absoluto. Nicholas Bigelow, profesor de Física de L.A. D. Bridge y profesor de teoría en la Universidad de Rochester, dice que estos instrumentos cuánticos podrían usarse para ampliar el estudio de la materia cuántica, ayudar a la navegación interplanetaria, etc. Ayudar a resolver los misterios del universo y profundizar nuestra comprensión de las leyes fundamentales de la naturaleza.
Lograr los beneficios de la gravedad cero
«Hay muchas cosas en la física fundamental en las que la presencia de la gravedad realmente limita la precisión de las mediciones», dice Bigelow, director de Átomos Ultrafríos en el Consorcio para el Espacio, financiado por la NASA. «Eliminar la gravedad permite tener tiempos de observación mucho más prolongados para obtener más precisión en las mediciones y permite ver efectos sutiles que la gravedad puede enmascarar».
Con esta nueva capacidad, Cold Atom Lab ahora puede estudiar no solo las propiedades cuánticas de los átomos individuales, sino también la química cuántica, que se centra en cómo los diferentes tipos de átomos interactúan e interactúan en un estado cuántico. Los investigadores podrán realizar una amplia gama de experimentos con Cold Atom Lab y aprender más sobre cómo realizarlos en microgravedad. Este conocimiento será necesario para utilizar una instalación única para desarrollar nuevas tecnologías cuánticas basadas en el espacio.
Un misterio que los científicos esperan desentrañar tiene que ver con el principio de reciprocidad, que establece que la gravedad afecta a todos los objetos, independientemente de su masa. Como parte de la teoría general de Albert Einstein (el trasfondo de la física gravitacional moderna), el principio no cuadra bien con las leyes de la física cuántica que describen el comportamiento de objetos diminutos como los átomos. Los científicos ya han experimentado con interferómetros atómicos en la Tierra para ver si el principio de equivalencia es válido a escala atómica, pero pueden probarlo con mayor precisión en el espacio en el Cold Atom Lab.
Un camino hacia la comprensión de la energía oscura y hacia mejores sensores y relojes
Bigelow dice que los científicos planean realizar experimentos utilizando interferómetros de dos átomos y gases cuánticos para medir la gravedad con alta precisión y aprender sobre la naturaleza de la energía oscura, el misterioso impulsor detrás de la rápida expansión del universo. Lo que aprendan puede conducir al desarrollo de sensores de precisión para una amplia gama de aplicaciones.
«Podemos fabricar sensores que sean muy sensibles a pequeñas rotaciones y básicamente utilizar estos átomos fríos en un condensado de Bose-Einstein para fabricar giroscopios», afirma Bigelow. “Este giroscopio puede brindarnos un punto de referencia fijo en el espacio que puede usarse para la navegación en el espacio profundo. También estamos desarrollando muchas cosas que podrían conducir a mejores relojes en el espacio, que son importantes para muchas cosas en la vida moderna, como Internet de alta velocidad y GPS.
– Este comunicado de prensa se publicó originalmente en el sitio web de la Universidad de Rochester.
