Física de partículas en la ISS

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Física de partículas en la ISS





Comprender la física de partículas es una de las más grandes tareas de los científicos alrededor del mundo, los laboratorios en micro gravedad son una ventana nueva al cosmos pues podemos apreciar efectos en las partículas sin ser afectadas por la gravedad.

Uno de estos efectos es el estado de bose Einstein el cual consiste un curioso efecto que tiene las partículas subatómicas al estar expuestas a temperaturas cercanas al cero absoluto, las partículas sometidas a este proceso se comportan como una sola en una clase de mega átomo, en el cual todo parece sincronizado en lugar de ser partículas individuales, este extraordinario efecto puede hacernos entender mucho del cosmos y abre nuevas posibilidades.

El Atom LaboratorY Cold (CAL) es desarrollado en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, hará una comprobación en las maravillas de la física cuántica cuando se lance a la Estación Espacial Internacional. La instalación CAL recientemente alcanzó un hito de hacer un gas cuántico ultra-frío con el potasio, una hazaña de alta tecnología que pone en camino para su lanzamiento el próximo año. El plan de vuelo al espacio es en agosto de 2017.

 


“Los gases que han sido enfriados hasta temperaturas extremas es clave para entender cómo surge la complejidad en el universo, y nos permite probar las leyes fundamentales de la física en una forma totalmente nueva”, dijo Robert Thompson, científico del proyecto para el Laboratorio de Cold Atom en el JPL.
En la tierra la gravedad del planeta impone limitaciones a los científicos que estudian los efectos del bose Einstein porque la materia sometida se ve atraída y cae a la zona inferior del aparato. En microgravedad, tales condensados ​​pueden ser observados por períodos más largos de tiempo. Esto permitiría a los científicos a entender mejor las propiedades de las partículas en este estado y sus usos para las pruebas de la física fundamental. Átomos Ultra-fríos en microgravedad también pueden ser la clave para crear una amplia variedad de sensores cuánticos avanzadas, y mediciones exquisitamente sensibles de cantidades tales como la gravedad, las rotaciones y los campos magnéticos.

CAL someterá a los átomos a las temperaturas más frías nunca antes alcanzadas.

En febrero, el equipo creó su primer gas cuántico ultra frío hecho de dos es especies elementales: rubidio y potasio. Anteriormente, en 2014, los investigadores hicieron condensados ​​de Bose-Einstein utilizando rubidio, y fueron capaces de crear de forma fiable por cuestión de segundos. Esta vez, se utilizó el rubidio y se enfrió el potasio-39 a temperaturas ultra-frías.

“Este es un paso importante para el proyecto, ya que necesitábamos  verificar que el instrumento podría crear esta-dos especies de gas ultra-frío en la Tierra antes de hacerlo en el espacio”, dijo Anita Sengupta, directora del proyecto CAL, con base en el JPL.

“Hemos sido capaces de enfriar los gases hasta cerca de una millonésima de grado Kelvin por encima del cero absoluto, el punto en el que los átomos estarían cerca de lo inmóvil”, dijo David Aveline.
Eso suena inconcebiblemente frío para los simples mortales, pero tales temperaturas son como las tardes de playa tropical en comparación con el objetivo final de CAL. Los investigadores esperan p enfriar átomos a una mil millonésima de grado por encima del cero absoluto cuando la instalación experimental se ponga a funcionar en el espacio.
Una de las áreas de la ciencia a la que contribuirá CAL se llama un efecto llamado en física “Efimov”, que hace predicciones fascinantes sobre las formas en que interactúan un pequeño número de partículas. Isaac Newton tenía conocimientos fundamentales sobre cómo interactúan dos cuerpos – por ejemplo, la Tierra y la luna – pero las reglas que los rigen son más complicadas cuando un tercer cuerpo, tales como el sol, se introduce. Las interacciones se vuelven aún más compleja en un sistema de tres átomos, que se comportan de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica impares.
Bajo las condiciones adecuadas, los gases ultra-fríos que se producen en CAL contienen moléculas con tres átomos de cada uno, pero son miles de veces más grande que una molécula típica. Esto resulta en una baja densidad molecular que cae rápidamente, a menos que se mantenga extremadamente frío.
“La forma en que los átomos se comportan en este estado se vuelve muy compleja, sorprendente y contrario a la intuición, y es por eso que estamos haciendo esto,” dijo Eric Cornell, un físico de la Universidad de Colorado y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, en Boulder, y miembro del equipo científico del CAL. Cornell compartió el Premio Nobel 2001 de Física por la creación de los condensados ​​de Bose-Einstein.
En una reciente reunión en el JPL, los investigadores asociados con la misión se reunieron para analizar la evolución en curso y sus objetivos científicos, que van desde la detección de la materia oscura a los láseres de átomos. Entre ellos Cornell, quien, junto con el co-investigador Peter Engels, de la Universidad Estatal de Washington, está liderando uno de los experimentos CAL. “Investigadores del CAL podrían abrir nuevas puertas en el mundo cuántico y demostrarán las nuevas tecnologías para futuras misiones de la NASA”, dijo el Subgerente de Proyectos CAL Kamal Oudrhiri en el JPL.
“La investigación de CAL generará datos científicos que podrían reescribir los libros de texto para las próximas  generaciones”, dijo Mark Lee, científico senior del programa de física fundamental de la NASA.

El condensado de Bose-Einstein

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