La NASA demuestra en el espacio un sensor cuántico 'ultrafrío'

Un experimento de la NASA en la Estación Espacial Interncaional ha empleado por primera vez átomos ultrafríos para detectar cambios en el entorno circundante en el espacio. Las futuras misiones espaciales podrían utilizar la tecnología cuántica para rastrear el agua en la Tierra, explorar la composición de las lunas y otros planetas o investigar misteriosos fenómenos cósmicos. El Cold Atom de la NASA, una instalación pionera a bordo de la Estación Espacial Internacional, investiga la forma en que se puede utilizar la ciencia cuántica en el espacio. Los miembros del equipo científico midieron las vibraciones sutiles de la estación espacial con una de las herramientas a bordo del laboratorio: la primera vez que se han empleado átomos ultrafríos para detectar cambios en el entorno circundante en el espacio. El estudio, publicado en Nature Communications, también informa sobre la demostración más larga de la naturaleza ondulatoria de los átomos en caída libre en el espacio. El equipo realizó sus mediciones con una herramienta cuántica llamada interferómetro atómico, que puede medir con precisión la gravedad, los campos magnéticos y otras fuerzas. Los científicos e ingenieros en la Tierra utilizan esta herramienta para estudiar la naturaleza fundamental de la gravedad y las tecnologías avanzadas que ayudan a la navegación de aeronaves y barcos. (Los teléfonos celulares, los transistores y el GPS son solo algunas otras tecnologías importantes basadas en la ciencia cuántica, pero que no involucran la interferometría atómica). Según la NASA, los físicos han estado ansiosos por aplicar la interferometría atómica en el espacio porque la microgravedad allí permite tiempos de medición más largos y una mayor sensibilidad de los instrumentos, pero el equipo exquisitamente sensible se ha considerado demasiado frágil para funcionar durante períodos prolongados sin asistencia práctica. El Cold Atom Laboratory, que se opera de forma remota desde la Tierra, ahora ha demostrado que es posible. "Alcanzar este hito fue un desafío increíble y nuestro éxito no siempre fue un hecho", dijo Jason Williams, el científico del proyecto del Laboratorio de Átomos Fríos en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. "Se necesitó dedicación y un sentido de aventura por parte del equipo para lograrlo". Los sensores espaciales que pueden medir la gravedad con alta precisión tienen una amplia gama de aplicaciones potenciales. Por ejemplo, podrían revelar la composición de los planetas y las lunas de nuestro sistema solar, porque los diferentes materiales tienen diferentes densidades que crean variaciones sutiles en la gravedad. Este tipo de medición ya se está realizando en el proyecto de colaboración estadounidense-alemán GRACE-FO (Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-on), que detecta ligeros cambios en la gravedad para seguir el movimiento del agua y el hielo en la Tierra. Un interferómetro atómico podría proporcionar precisión y estabilidad adicionales, revelando más detalles sobre los cambios de masa superficial. Las mediciones precisas de la gravedad también podrían ofrecer información sobre la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura, dos grandes misterios cosmológicos. La materia oscura es una sustancia invisible cinco veces más común en el universo que la materia "normal" que compone los planetas, las estrellas y todo lo demás que podemos ver. La energía oscura es el nombre que se le da al impulsor desconocido de la expansión acelerada del universo. "La interferometría atómica también podría utilizarse para probar la teoría de la relatividad general de Einstein de nuevas formas", dijo en un comunicado el profesor de la Universidad de Virginia Cass Sackett, investigador principal del Cold Atom Lab y coautor del nuevo estudio. "Esta es la teoría básica que explica la estructura a gran escala de nuestro universo, y sabemos que hay aspectos de la teoría que no entendemos correctamente. Esta tecnología puede ayudarnos a llenar esos vacíos y darnos una imagen más completa de la realidad en la que habitamos".