Los materiales más fríos del mundo no están en la Antártida.
No están en la cima del Monte Everest
o enterrados en un glaciar.
Están en laboratorios de física:
Nubes de gases con una fracción de grado por encima del cero absoluto
Eso es 395 millones de veces más frío que tu refrigerador,
100 millones de veces más frío que el nitrógeno líquido,
y 4 millones de veces más frío que el espacio exterior.
A temperaturas tan bajas, los científicos
pueden observar características internas de la materia.
Y permite a los ingenieros construir instrumentos altamente sensibles
que nos informan todo
desde nuestra posición exacta en el planeta
hasta lo que ocurre en los confines del universo.
¿Cómo creamos temperaturas tan extremas?
En resumen, ralentizando el movimiento de las partículas.
Cuando hablamos de temperatura, en realidad hablamos de movimiento.
Los átomos que componen los sólidos,
los líquidos
y los gases
se mueven todo el tiempo.
Al moverse los átomos más rápidamente, percibimos que la materia está caliente.
Cuando se mueven más despacio, la percibimos como fría.
Para enfriar un objeto caliente o un gas en la vida cotidiana,
lo colocamos en un ambiente más frío, como un refrigerador.
Parte del movimiento de los átomos del objeto caliente
se trasfiere a los alrededores
y se enfría.
Pero esto tiene un límite:
Incluso el espacio exterior es muy caliente para crear temperaturas ultra bajas.
Los científicos aprendieron a reducir la velocidad de los átomos directamente...
con un rayo láser.
En la mayoría de las circunstancias,
la energía de un rayo láser calienta las cosas.
Pero usado de una manera muy precisa,
el impulso del rayo puede detener el movimiento de los átomos y enfriarlos.
Eso es lo que sucede en un dispositivo llamado trampa magneto-óptica.
Los átomos se inyectan en una cámara de vacío,
y un campo magnético los dirige hacia el centro.
Un rayo láser dirigido al centro de la cámara
se ajusta a la frecuencia correcta de manera tal que
un átomo que se mueve hacia él absorberá un fotón del láser y se ralentizará.
El efecto de ralentización proviene de la transferencia de impulso
entre el átomo y el fotón.
Un total de seis haces, en una disposición perpendicular,
aseguran que los átomos que viajan en todas direcciones serán interceptados.
En el centro, donde los rayos se cruzan,
los átomos se mueven lentamente, como atrapados en un líquido espeso...
un efecto que sus inventores describieron como "melaza óptica".
Una trampa magneto-óptica como esta
puede enfriar átomos hasta unas pocos microkelvins...
unos -273 grados Celsius.
Esta técnica fue desarrollada en la década de 1980,
y los científicos que contribuyeron a ello
ganaron el Premio Nobel de Física en 1997 por el descubrimiento.
Desde entonces, el enfriamiento por láser mejoró y llegó a temperaturas más bajas.
¿Pero por qué se querría enfriar tanto los átomos?
Antes que nada, los átomos fríos pueden ser muy buenos detectores.
Con muy poca energía,
son increíblemente sensibles a las fluctuaciones en el medioambiente.
Se usan para encontrar depósitos subterráneos de petróleo y minerales,
y en relojes atómicos de alta precisión,
como los usados en los satélites de posicionamiento global.
En segundo lugar, los átomos fríos tienen un enorme potencial
para explorar las fronteras de la física.
Su extrema sensibilidad los hace candidatos a detectar
ondas gravitacionales en futuros detectores con base ​​en el espacio.
También son útiles para el estudio de fenómenos atómicos y subatómicos,
que requieren medir fluctuaciones muy pequeñas en la energía de los átomos.
A temperatura ambiente, los átomos
tienen velocidades de alrededor de cientos de metros por segundo.
El enfriado láser puede ralentizar a los átomos
a velocidades de unos pocos centímetros por segundo
lo suficiente para que los efectos cuánticos se hagan evidentes.
Los átomos ultrafríos ya han permitido a los científicos estudiar fenómenos
como la condensación de Bose-Einstein,
en la que los átomos se enfrían casi hasta el cero absoluto
y se convierten en un raro y nuevo estado de la materia.
Conforme los investigadores buscan comprender las leyes de la física
y desentrañar los misterios del universo,
lo harán con la ayuda de los átomos más fríos.