Átomos ultrafríos en órbita y una técnica cuántica desafían la gravedad: El experimento secreto de la NASA en la ISS
A bordo de la Estación Espacial Internacional, lejos del ruido y de las cámaras, un laboratorio del tamaño de una nevera está transformando la forma en la que entendemos la gravedad, la materia y el tiempo. Se trata del Cold Atom Lab, un proyecto de la NASA que está probando técnicas cuánticas de medición con una precisión asombrosa. El último experimento desafía incluso las bases de la relatividad general de Einstein.
Un experimento cuántico en el espacio
El Cold Atom Lab, en funcionamiento desde 2018, fue diseñado para estudiar el comportamiento de la materia en microgravedad usando condensados de Bose-Einstein, una forma exótica donde miles de átomos se comportan como una sola entidad cuántica. Ahora, según explica Muy Interesante, el equipo científico ha logrado crear por primera vez en el espacio un condensado dual de rubidio-87 y potasio-41.
Gracias a la falta de gravedad, es posible observar fenómenos imposibles en la Tierra, como las interacciones cuánticas entre diferentes tipos de átomos sin interferencias. Estas condiciones son ideales para probar teorías fundamentales de la física, explorar química cuántica y analizar sistemas de pocos cuerpos con una precisión sin precedentes.
La interferometría atómica: ver lo invisible
El corazón del experimento es la interferometría atómica, una técnica basada en la dualidad onda-partícula. Los átomos, enfriados a temperaturas casi absolutas, son manipulados con láseres para dividir sus ondas, enviarlas por diferentes rutas y luego recombinarlas. Cualquier alteración en el trayecto —ya sea una vibración o una fuerza gravitacional— queda registrada en el patrón resultante.
En esta ocasión, se utilizó una secuencia de pulsos tipo Mach-Zehnder para detectar la aceleración relativa entre los dos tipos de átomos. Esta sensibilidad permitió que los propios átomos funcionaran como sensores capaces de medir incluso mínimas vibraciones dentro de la estación espacial, algo imposible con instrumentos tradicionales.
Rumbo a una nueva prueba de la relatividad
Más allá de las aplicaciones inmediatas, el objetivo profundo del experimento es probar, desde el espacio, los límites de la relatividad general. Usar dos especies atómicas permite verificar con gran exactitud si ambos tipos caen exactamente igual en un campo gravitatorio, tal como predice la teoría de Einstein.
Aunque el experimento aún no detecta desviaciones, es un paso crucial hacia pruebas cuánticas del principio de equivalencia. Las futuras versiones, más sensibles, podrían revelar pequeñas violaciones previstas por teorías que intentan unir la gravedad con la mecánica cuántica.
Exploración planetaria y navegación sin GPS
El potencial práctico de esta tecnología es enorme. Los sensores de interferometría atómica podrían aplicarse para mapear el interior de planetas, monitorear glaciares, rastrear el movimiento de aguas subterráneas e incluso ofrecer navegación autónoma sin necesidad de GPS.
La misión GRACE-FO ya mide cambios gravitacionales desde el espacio, pero un sistema con átomos ultrafríos sería más preciso y estable. Además, la operación remota del Cold Atom Lab demuestra que estos instrumentos pueden ser utilizados sin astronautas, ideal para misiones en otras partes del sistema solar.
Como dijo el físico Cass Sackett, “esta tecnología podría ayudarnos a llenar los vacíos en nuestra comprensión de la física y darnos una imagen más completa de la realidad que habitamos”.
