(Crédito de la imagen: NASA)
Los científicos del Laboratorio de Átomos Fríos (CAL) de la NASA, a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS), han anunciado que, por primera vez, han realizado con éxito mediciones de alta precisión utilizando un sensor cuántico basado en átomos ultrafríos del elemento Rubidio.Se trata de un logro significativo con amplias aplicaciones, ya que estos sensores podrían superar a los tradicionales en sensibilidad y precisión, permitiendo avances en campos como la tecnología GPS y las telecomunicaciones.
Además, las versiones operativas de estos sensores ofrecerían nuevas oportunidades para los descubrimientos científicos a través del estudio de los fenómenos cuánticos, poniendo a prueba los límites de la física fundamental – y tal vez incluso empujando más allá de teorías como la relatividad general y el Modelo Estándar de la física de partículas. De ser así, se produciría sin duda una revolución – también en la exploración espacial.
«Alcanzar este hito ha sido un reto increíble, y nuestro éxito no siempre fue un hecho», dijo en un comunicado Jason Williams, científico del proyecto Cold Atom Lab en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. «Hizo falta dedicación y sentido de la aventura por parte del equipo para conseguirlo».
Básicamente, los investigadores del CAL pudieron medir las sutiles vibraciones de la propia ISS, utilizando un instrumento llamado interferómetro atómico – es una de las tecnologías más avanzadas para realizar mediciones de alta precisión. La técnica se basa en los mismos principios que la interferometría óptica, en la que la luz se divide en dos haces que recorren caminos ópticos diferentes antes de combinarse para producir interferencias. Cualquier diferencia entre las trayectorias de los haces permite detectar con extrema precisión los cambios en el entorno.
Instrumento de vuelo Cold Atom Lab en funcionamiento a bordo del módulo Destiny en la Estación Espacial Internacional. (Crédito de la imagen: NASA)Sin embargo, en lugar de luz, la interferometría atómica utiliza átomos enfriados hasta casi el cero absoluto (-459 grados Fahrenheit o -273 grados Celsius), y se basa en su capacidad para existir en múltiples posiciones y movimientos al mismo tiempo debido a los efectos cuánticos que se hacen evidentes a esta temperatura ultrafría.
Cuando los átomos se mueven a través de un interferómetro, crean patrones llamados franjas, que contienen información sobre fuerzas como la gravedad u otras influencias ambientales. Además, como los átomos se mueven mucho más despacio que la luz, estas fuerzas les afectan durante más tiempo, lo que permite realizar mediciones muy precisas y mucho más sensibles que las ópticas.
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En la Tierra, los interferómetros atómicos han permitido a los científicos lograr hazañas increíbles, como construir gravímetros absolutos e investigar los cambios en las constantes fundamentales de la naturaleza con una precisión desconcertante. Pero los físicos están ansiosos por aplicar la interferometría atómica en el espacio, donde la microgravedad ayuda a eliminar las interferencias y permite a los científicos realizar mediciones aún más largas que, a su vez, mejorarían por completo la sensibilidad del instrumento. En el pasado, sin embargo, mantener la coherencia entre los átomos ha sido todo un reto y ha requerido asistencia práctica para realizar los experimentos.
Sin embargo, los científicos del CAL pudieron realizar sus mediciones a distancia desde la Tierra.
El equipo espera que, a medida que el instrumento siga desarrollándose, sea posible realizar mediciones aún más precisas de la gravedad que permitan investigar y comprender nuestro cosmos con más detalle que nunca. «Por ejemplo, podrían revelar la composición de los planetas y lunas de nuestro sistema solar, ya que los distintos materiales tienen densidades diferentes que crean variaciones sutiles en la gravedad», escribió el equipo de la NASA en un comunicado de prensa.
Esta mayor sensibilidad también podría permitir a los científicos detectar por fin la materia oscura, una sustancia esquiva que ha seguido siendo un misterio cósmico debido a sus débiles interacciones con las partículas y los campos gravitatorios.
«La interferometría atómica también podría utilizarse para probar la teoría de la relatividad general de Einstein de nuevas maneras», dijo en el comunicado el profesor de la Universidad de Virginia Cass Sackett, investigador principal del Cold Atom Lab y coautor del nuevo estudio. «Esta es la teoría básica que explica la estructura a gran escala de nuestro universo, y sabemos que hay aspectos de la teoría que no entendemos correctamente. Esta tecnología puede ayudarnos a rellenar esas lagunas y darnos una imagen más completa de la realidad que habitamos.»
Será sin duda apasionante ver adónde conducen los futuros experimentos. «Espero que la interferometría atómica basada en el espacio conduzca a nuevos y apasionantes descubrimientos y a fantásticas tecnologías cuánticas que repercutan en la vida cotidiana, y nos transporte a un futuro cuántico», afirma en el comunicado Nick Bigelow, profesor de la Universidad de Rochester (Nueva York) e investigador principal del Cold Atom Lab para un consorcio de científicos estadounidenses y alemanes coautores del estudio.
