Según los investigadores, en este frío es posible desarrollar materiales con propiedades hasta ahora desconocidas.
Un grupo de investigadores de la Universidad de Rice, en Estados Unidos, y la Universidad de Kyoto, en Japón, logró alcanzar, en el interior del laboratorio, la temperatura más baja jamás registrada en el Universo: – 273ºC. Es lo más cercano al cero absoluto (-273,15ºC) que han alcanzado los científicos, es decir, la temperatura a la que los átomos y las partículas estarían perfectamente quietos, sin energía.
Para tener una dimensión del valor alcanzado por los investigadores, la temperatura más baja jamás registrada en la Tierra, naturalmente, fue de -89,2ºC, habiéndose observado en la Antártida. Fuera del planeta, en lugares de la Luna, ya se han verificado mediciones por debajo de los -200ºC.
Uno de los principales autores del trabajo es el especialista en física atómica Eduardo Ibarra García-Padilla, quien recientemente completó su doctorado en la Universidad Rice y ahora realiza su trabajo posdoctoral en la Universidad de California.
¿Cómo se realizó el experimento?
Los científicos pudieron llegar a este valor utilizando técnicas de enfriamiento por evaporación y rayos láser que enfrían los isótopos de iterbio, llamados 173Yb (tienen la misma cantidad de protones que el elemento químico iterbio, pero difieren en el número de masa). Con información de la BBC .
El enfriamiento se llevó a cabo hasta que los átomos del isótopo alcanzaron una temperatura de apenas una milmillonésima de grado por encima de -273,15 °C, cero absoluto en la escala Kelvin. En teoría, a esta temperatura, el movimiento de átomos y partículas cesa por completo.
La técnica de enfriamiento por evaporación se puede dividir en dos pasos. En el primero, los investigadores utilizaron una trampa de luz para “atrapar” los átomos. Luego se retiran los más calientes, lo que genera una disminución de la temperatura general del sistema.
Las trampas de luz son parte de una técnica de alta tecnología. Antes de llegar a él, los investigadores primero realizaron la sublimación (conversión directa de sólido a gas, sin pasar por el líquido) de átomos de 173Yb mediante un láser de alta potencia sobre un bloque sólido de este isótopo. Como resultado, se evaporó una pequeña cantidad de gas. Tras obtener esta sustancia gaseosa, se mantenía en una cámara donde se creaba un vacío extremo y los átomos quedaban atrapados mediante trampas ópticas.
En el último paso, las moléculas gaseosas fueron golpeadas por rayos láser, que venían de diferentes direcciones. En el momento en que los fotones láser interactuaron con los átomos del gas, que se encontraban en movimiento, se produjo una desaceleración, disminuyendo la velocidad promedio del sistema, lo que generó una reducción de la temperatura.
Todo este experimento se llevó a cabo en un laboratorio de la Universidad de Kyoto y fue dirigido por los científicos Yoshiro Takahashi y Shintaro Taie.
Importancia de la investigación de la temperatura
Este experimento no es solo una gran hazaña de laboratorio. Según los autores del estudio, el resultado alcanzado permitirá conocer estados de la materia que solo son accesibles a temperaturas extremadamente bajas y permitirá también el desarrollo de nuevos materiales con propiedades inimaginables.
“A medida que alcancemos temperaturas más bajas, deberían aparecer nuevos estados exóticos de la materia. Y estos pueden tener propiedades magnéticas o de transporte completamente diferentes a otros materiales”, explicó Ibarra.
Para el especialista en física atómica, poder alcanzar estas temperaturas y estos estados de la materia ayudará en la comprensión de fenómenos físicos como la superconductividad de los óxidos de cobre, que pueden tener importantes aplicaciones tecnológicas.
El cero absoluto
Hasta la fecha, ningún investigador ha logrado llegar al cero absoluto, por lo que es un valor en el campo teórico. A pesar de ello, ya se han realizado estudios que predicen el comportamiento de los átomos, moléculas y partículas cuando alcanzan esta temperatura.
El estudio del cero absoluto tiene interés científico porque se cree que a una temperatura tan baja como esta o cercana a ella, las sustancias se comportarían de forma extraña en relación con ciertas propiedades como la superconductividad y la superfluidez.
La superconductividad se produce cuando una sustancia es capaz de transmitir electricidad sin oponer resistencia. La superfluidez es la pérdida total de viscosidad de una sustancia.
Información de la BBC
