Científicos chinos enfrían átomos de rubidio a 9,7 picokelvin en la estación espacial Tiangong

Científicos chinos han enfriado una nube de átomos de rubidio a 9,7 picokelvin a bordo de la estación espacial Tiangong, manteniéndola estable para su observación durante siete segundos, según los resultados publicados en la revista Science.

El experimento se llevó a cabo en el rack de física de átomos ultrafríos a bordo de la estación espacial china. El proyecto comenzó los estudios de viabilidad en 2011, y su sistema de experimentos se lanzó con el módulo Mengtian en 2022. Fue organizado por el Centro de Tecnología e Ingeniería para la Utilización del Espacio de la Academia China de Ciencias (CAS), mientras que fue completado por la Universidad de Pekín y el Instituto de Óptica y Mecánica Fina de Shanghái (SIOM) de la CAS.

El experimento

El récord anterior era de 38 picokelvin, establecido por un equipo alemán en 2021. El equipo chino utilizó una trampa totalmente óptica para contener la nube de átomos, luego redujo la intensidad del láser para enfriarla aún más mediante evaporación y, finalmente, aplicó un paso de enfriamiento profundo llamado difusión no adiabática.

En comparación con el enfoque de trampa magnética utilizado internacionalmente, el método chino es menos sensible a las interferencias magnéticas, más fácil de controlar con precisión en el espacio y cuenta con más accesos ópticos disponibles. En consecuencia, es compatible con una gama más amplia de experimentos de simulación cuántica.

Para lograr dicho objetivo, el equipo integró un sistema experimental terrestre de alrededor de 20 metros cúbicos y 10 toneladas en un rack de solo 0,7 metros cúbicos y 0,5 toneladas, superando desafíos clave en sistemas de ultraalto vacío, láseres de fibra de alta potencia, estabilización a largo plazo de la frecuencia del láser e integración óptica de alta precisión.

Tiempo de observación y aplicaciones

Los experimentos en tierra pueden observar átomos durante solo unos 0,05 segundos, la Estación Espacial Internacional durante aproximadamente 1 segundo, y la estación espacial china ahora durante 7 segundos.

"Cuanto más tiempo podamos observar, más probable es que encontremos fenómenos físicos nuevos y más tenues", dijo Xiong Wei, coautor principal del artículo.

Este logro podría ayudar a los científicos a estudiar transiciones de fase, dinámica fuera del equilibrio y correlaciones cuánticas de muchos cuerpos a temperaturas extremadamente bajas, y apoyar la investigación en simulación del universo temprano y detección de materia oscura ultraligera, dijo Chen Weibiao, investigador del SIOM.

Lyu Congmin, diseñador jefe del sistema de aplicaciones espaciales del programa espacial tripulado de China, dijo: "Damos la bienvenida a científicos de todo el mundo para realizar investigaciones experimentales con el rack de física de átomos ultrafríos en la estación espacial china y hacer nuevas contribuciones a la comunidad científica".

Por qué importa

• El resultado fue publicado en la revista Science.
• El récord anterior era de 38 picokelvin, establecido por un equipo alemán en 2021.
• La nube de átomos se mantuvo estable durante siete segundos a bordo de la estación espacial Tiangong.
• La tecnología podría apoyar relojes atómicos de alta precisión, medición inercial por interferometría atómica y computación cuántica.

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Fuentes (en inglés)

• scmp.com: Chinese scientists chill atoms to record low on Tiangong space station | South China Morning Post
• bignewsnetwork.com: China sets world record for coldest temperature aboard space station

Traducción con IA del artículo original en inglés, revisada automáticamente para que diga lo mismo que el original. Las fuentes fueron verificadas en inglés.