NASA модернизировала лабораторию на МКС для изучения квантовых состояний атомов

La Estación Espacial Internacional alberga desde hace años un pequeño laboratorio que puede enfriar materia hasta temperaturas más bajas que las de cualquier lugar conocido del universo. Ahora, la NASA acaba de ampliar sus capacidades mediante una actualización que permitirá observar el comportamiento cuántico de los átomos durante más tiempo y con un nivel de control que resulta muy difícil de conseguir en la superficie terrestre. El instrumento se llama Cold Atom Lab y tiene aproximadamente el tamaño de un frigorífico pequeño. Aunque se encuentra a unos 400 kilómetros sobre la Tierra, gran parte de sus operaciones se realizan de forma remota desde el Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en California. Su objetivo no consiste simplemente en congelar átomos. El laboratorio intenta llevarlos hasta una situación extrema en la que dejan de comportarse como partículas independientes y forman un único objeto cuántico conocido como condensado de Bose-Einstein. Un estado de la materia en el que los átomos actúan como una sola onda Cuando la materia se aproxima al cero absoluto, el punto teórico en el que el movimiento térmico alcanza su nivel mínimo, las reglas familiares de la física comienzan a perder protagonismo. Los átomos reducen tanto su velocidad que sus propiedades ondulatorias se vuelven dominantes y pueden superponerse hasta comportarse como una única entidad. De acuerdo con el Jet Propulsion Laboratory, el Cold Atom Lab puede crear temperaturas situadas a apenas una diezmil millonésima de grado por encima del cero absoluto. Bajo esas condiciones aparecen los condensados de Bose-Einstein, considerados habitualmente el quinto estado de la materia, después de los sólidos, líquidos, gases y plasmas. No significa que los átomos se conviertan literalmente en ondas o dejen de ser materia. Lo que ocurre es que sus funciones de onda cuánticas se extienden y se solapan, haciendo visibles a una escala mayor comportamientos que normalmente permanecen confinados al mundo subatómico. Según explica la NASA, estas nubes ultrafrías pueden emplearse en interferometría atómica, una técnica que divide y vuelve a combinar ondas de materia. Los patrones creados durante el proceso permiten detectar cambios extremadamente pequeños en la gravedad, el movimiento o el paso del tiempo. La microgravedad ofrece algo que ningún laboratorio terrestre puede mantener En los laboratorios terrestres también es posible producir condensados de Bose-Einstein. El problema aparece cuando los científicos liberan las nubes atómicas para estudiarlas: la gravedad provoca que caigan rápidamente y limita la duración de los experimentos. La Estación Espacial no se encuentra fuera de la gravedad terrestre. En realidad, tanto el complejo orbital como todo lo que contiene permanecen en una caída libre continua alrededor del planeta. Ese entorno de microgravedad permite que las nubes de átomos se expandan más lentamente, permanezcan suspendidas durante más tiempo y desarrollen ondas de materia más grandes. Tal como detalla el JPL, los átomos pueden interactuar durante periodos más prolongados con las fuerzas que los investigadores pretenden medir. Cuanto mayor es ese tiempo de observación, más sensibles pueden ser los experimentos frente a alteraciones extremadamente débiles. Esta ventaja ya permitió crear en órbita burbujas ultrafrías formadas por capas extremadamente finas de átomos. La ausencia de una dirección gravitatoria dominante hizo posible conservar esas estructuras casi esféricas, algo especialmente difícil de conseguir en la Tierra, donde la materia se acumularía en la parte inferior de la burbuja. La actualización permitirá crear condensados cinco veces más grandes La mejora activada en junio de 2026 es la cuarta que recibe el Cold Atom Lab desde su llegada a la Estación Espacial en 2018. El nuevo equipamiento fue enviado el 11 de abril y posteriormente instalado por la astronauta Jessica Meir, quien trabajó con fibras ópticas, conexiones y otros componentes internos del instrumento. Uno de los cambios más importantes es una trampa magnética rediseñada. Este dispositivo permite capturar las nubes cuánticas y modificar su forma, ofreciendo a los investigadores un mayor control sobre la densidad, la geometría y las interacciones de los átomos. La actualización también incorpora nuevas fuentes de rubidio y potasio, los dos elementos utilizados en los experimentos. Para producir las nubes atómicas, el laboratorio calienta pequeñas tiras metálicas hasta generar un gas. Después utiliza láseres para reducir la energía de los átomos y una combinación de campos magnéticos para atraparlos y enfriarlos todavía más. Según la documentación técnica publicada por la NASA, el nuevo módulo SM-3X podrá reunir más átomos y producir condensados de Bose-Einstein hasta cinco veces más grandes que los obtenidos con el equipamiento anterior. Un segundo módulo, denominado HXM-1, moderniza la electrónica que controla los sistemas magnéticos del laboratorio. De poner a prueba a Einstein a navegar sin depender de la Tierra La NASA no presenta estos experimentos como una computadora cuántica lista para funcionar ni como una tecnología que vaya a transformar inmediatamente la informática. Su utilidad más cercana se encuentra en el desarrollo de sensores cuánticos extremadamente precisos. Los nuevos experimentos podrían ayudar a comprobar con mayor exactitud algunos principios de la relatividad, comparar cómo responden diferentes tipos de átomos ante la gravedad y buscar pequeñas anomalías relacionadas con la materia o la energía oscuras. La agencia también estudia la posibilidad de emplear interferómetros atómicos para medir variaciones gravitatorias alrededor de la Tierra, la Luna y otros cuerpos. Un instrumento de este tipo podría detectar cambios producidos por el movimiento de aguas subterráneas, medir el espesor de las capas de hielo o estudiar estructuras ocultas bajo la superficie de otros mundos. También podría contribuir al desarrollo de sistemas de posicionamiento y navegación para naves espaciales que no dependan constantemente de señales enviadas desde la Tierra. El verdadero avance, por tanto, no es que la NASA haya creado ahora por primera vez esta materia exótica. El Cold Atom Lab produce condensados de Bose-Einstein en órbita desde 2018. La novedad es que la agencia ha conseguido mantener operativo, actualizar y ampliar un laboratorio cuántico situado fuera del planeta. En palabras del equipo del JPL, el proyecto está aprendiendo a manipular directamente grandes estados cuánticos. Una capacidad todavía experimental, pero que podría convertir a las futuras estaciones y naves espaciales en plataformas desde las que medir el universo con una precisión que los laboratorios terrestres difícilmente pueden alcanzar.