Los materiales más fríos del mundo
no están en la Antártida.
No están en la cima del Monte Everest
o enterrados en un glaciar.
Están en laboratorios de física:
Nubes de gases con una fracción de grado
por encima del cero absoluto
Eso es 395 millones de veces
más frío que tu refrigerador,
100 millones de veces más frío
que el nitrógeno líquido,
y 4 millones de veces más frío
que el espacio exterior.
A temperaturas tan bajas, los científicos
pueden observar
características internas de la materia.
Y permite a los ingenieros construir
instrumentos altamente sensibles
que nos informan todo
desde nuestra posición exacta
en el planeta
hasta lo que ocurre en
los confines del universo.
¿Cómo creamos temperaturas
tan extremas?
En resumen, ralentizando
el movimiento de las partículas.
Cuando hablamos de temperatura,
en realidad hablamos de movimiento.
Los átomos que componen los sólidos,
los líquidos
y los gases
se mueven todo el tiempo.
Al moverse los átomos más rápidamente,
percibimos que la materia está caliente.
Cuando se mueven más despacio,
la percibimos como fría.
Para enfriar un objeto caliente
o un gas en la vida cotidiana,
lo colocamos en un ambiente
más frío, como un refrigerador.
Parte del movimiento
de los átomos del objeto caliente
se trasfiere a los alrededores
y se enfría.
Pero esto tiene un límite:
Incluso el espacio exterior es muy caliente
para crear temperaturas ultra bajas.
Los científicos aprendieron a reducir
la velocidad de los átomos directamente...
con un rayo láser.
En la mayoría de las circunstancias,
la energía de un rayo láser
calienta las cosas.
Pero usado de una manera muy precisa,
el impulso del rayo puede detener
el movimiento de los átomos y enfriarlos.
Eso es lo que sucede en un dispositivo
llamado trampa magneto-óptica.
Los átomos se inyectan
en una cámara de vacío,
y un campo magnético
los dirige hacia el centro.
Un rayo láser dirigido
al centro de la cámara
se ajusta a la frecuencia correcta
de manera tal que
un átomo que se mueve hacia él absorberá
un fotón del láser y se ralentizará.
El efecto de ralentización proviene
de la transferencia de impulso
entre el átomo y el fotón.
Un total de seis haces,
en una disposición perpendicular,
aseguran que los átomos que viajan en
todas direcciones serán interceptados.
En el centro, donde los rayos se cruzan,
los átomos se mueven lentamente,
como atrapados en un líquido espeso...
un efecto que sus inventores
describieron como "melaza óptica".
Una trampa magneto-óptica como esta
puede enfriar átomos
hasta unas pocos microkelvins...
unos -273 grados Celsius.
Esta técnica fue desarrollada
en la década de 1980,
y los científicos que contribuyeron a ello
ganaron el Premio Nobel de Física en 1997
por el descubrimiento.
Desde entonces, el enfriamiento por láser
mejoró y llegó a temperaturas más bajas.
¿Pero por qué se querría
enfriar tanto los átomos?
Antes que nada, los átomos fríos
pueden ser muy buenos detectores.
Con muy poca energía,
son increíblemente sensibles a las
fluctuaciones en el medioambiente.
Se usan para encontrar depósitos
subterráneos de petróleo y minerales,
y en relojes atómicos de alta precisión,
como los usados en los satélites
de posicionamiento global.
En segundo lugar, los átomos fríos
tienen un enorme potencial
para explorar las fronteras de la física.
Su extrema sensibilidad
los hace candidatos a detectar
ondas gravitacionales en futuros
detectores con base en el espacio.
También son útiles para el estudio
de fenómenos atómicos y subatómicos,
que requieren medir fluctuaciones muy
pequeñas en la energía de los átomos.
A temperatura ambiente, los átomos
tienen velocidades de alrededor
de cientos de metros por segundo.
El enfriado láser puede ralentizar a los átomos
a velocidades de unos pocos
centímetros por segundo
lo suficiente para que los efectos
cuánticos se hagan evidentes.
Los átomos ultrafríos ya han permitido
a los científicos estudiar fenómenos
como la condensación de Bose-Einstein,
en la que los átomos se enfrían
casi hasta el cero absoluto
y se convierten en un raro y nuevo
estado de la materia.
Conforme los investigadores buscan
comprender las leyes de la física
y desentrañar los misterios del universo,
lo harán con la ayuda
de los átomos más fríos.