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SCI-INNOVACIÓN

Crean materia millones de veces más fría que el espacio cósmico

El espacio interestelar puede parecer un espacio vacío y gélido, y aunque sí que está mucho más frío que la temperatura promedio de la Tierra, no va más allá del cero absoluto. Esto se debe a que se encuentra invadido del fondo cósmico de microondas (CMB), el cual es una forma de radiación. Asombrosamente un equipo de investigadores ha logrado crear un tipo de materia que es más fría que el espacio, a una milmillonésima parte del cero absoluto. Lo que es incluso más frío que la región más gélida conocida del cosmos, la nebulosa del Bumerán, situada a 3 mil años luz de la Tierra y de la cual su temperatura es de apenas un grado por encima del cero absoluto.

Imagen: NASA

Cómo crearon la materia más fría

El experimento se llevó a cabo en la Universidad de Kioto (Japón) y utilizó fermiones, así es como le llaman los científicos a cualquier partícula que forme parte de la materia como los electrones, protones y neutrones. Enfriaron fermiones del elemento iterbio hasta una milmillonésima de grado por encima del cero absoluto, esta temperatura hipotética cesaría todo movimiento atómico.

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“A menos que una civilización extraterrestre esté haciendo experimentos como estos en este momento, cada vez que este experimento se lleva a cabo en la Universidad de Kyoto, está produciendo los fermiones más fríos del universo”, dijo en un comunicado Kaden Hazzard, investigador de la Universidad Rice y autor de la investigación.

Por medio de láseres enfriaron la materia inmovilizando a 300,000 átomos dentro de una red óptica. El experimento simula un modelo de física cuántica propuesto en 1963 por el frisio teórico John Hubbard, el cual permite a los átomos demostrar propiedades cuánticas inusuales, como el comportamiento colectivo de electrones y la superconducción, esta última es la capacidad de conducir electricidad sin presentar pérdida de energía.

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Imagen: Ella Maru Studio/Courtesy of K. Hazzard/Rice University

“La recompensa de tener este resfriado es que la física realmente cambia”, dijo Hazzard. “La física comienza a volverse más mecánica cuántica y te permite ver nuevos fenómenos”.

La radiación que mantiene al espacio caliente

La radiación CMB no permite al espacio interestelar ser tan frío, esta fue creada por la dispersión durante la rápida expansión inicial del universo poco después del Big Bang extendiendo uniformemente.

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Durante esta ultima dispersión, los electrones comenzaron a unirse a los protones para formar los primeros átomos de hidrógeno, el elemento más ligero que existe. Luego los átomos de hidrógeno, viajaron por el Universo haciendo que sea transparente a la luz. Como resultado de esta última dispersión, los fotones llenaron el Universo a una temperatura en especifico de -273.15 grados Celsius.

La zona más fría del Universo

La nebulosa del Bumerán rodea a una estrella moribunda en la constelación del Centauro, es la más fría del cosmos con una temperatura de -272°C. Los científicos creen que está siendo enfriada por el gas frío que se encuentra en expansión debido a esta estrella moribunda. Pero las temperaturas de esta nebulosa no son las suficientes para cumplir con las del átomo de iterbio en este ultimo experimento.

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Imagen: NASA/Judy Schmidt

Los investigadores se encuentran trabajando actualmente en el desarrollo de las primeras herramientas capaces de medir el comportamiento que se produce a una milmillonésima de grado por encima del cero absoluto.

“Estos sistemas son bastante exóticos y especiales, pero la esperanza es que, al estudiarlos y comprenderlos, podamos identificar los ingredientes clave que deben estar presentes en los materiales reales”, concluyó Hazzard.

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Referencias: Hazzard. K., Takasu, Y., Kuno, Y., Taie, S. ( 2022). Observation of antiferromagnetic correlations in an ultracold SU(N) Hubbard model. Nature Physics, DOI

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