Estación Espacial recibe actualización en laboratorio cuántico para crear el quinto estado de la materia por parte de la NASA

Un laboratorio cuántico del tamaño de un minibar ubicado en la Estación Espacial Internacional (ISS) ha recibido una mejora sustancial, lo que permitirá a la NASA investigar y generar lo que se conoce como el quinto estado de la materia.

Con el nuevo conjunto de mejoras en el Laboratorio de Átomo Frío de la Estación Espacial Internacional, la agencia espacial estadounidense puede avanzar en su investigación sobre mecánica cuántica en un entorno de gravedad cero y a las temperaturas más bajas jamás alcanzadas por la ciencia.

“A temperaturas extremadamente bajas, la materia se comporta drásticamente diferente a cualquier cosa que hayamos experimentado”, dijo en un comunicado Jason Williams, científico del proyecto en el Laboratorio de Átomo Frío del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, responsable de la construcción de la instalación. Añadió que “la naturaleza ondulatoria de la materia predomina, y la materia ultrafría puede comportarse de maneras que no sólo son inesperadas, sino que también permiten mediciones extremadamente precisas del tiempo, la gravedad y el movimiento. El laboratorio tiene muchas herramientas, especialmente con esta última actualización, que nos permiten investigar la naturaleza del universo”.

Desentrañando el comportamiento único de las partículas cuánticas

Los átomos y sus partículas subatómicas son los objetos centrales de la mecánica cuántica, cuyo comportamiento es fundamentalmente diferente de lo que observamos en el mundo macroscópico. La física cuántica, por ejemplo, sugiere que las partículas pueden ocupar múltiples lugares simultáneamente, fenómeno conocido como superposición cuántica; o estar misteriosamente conectados a grandes distancias mediante entrelazamiento cuántico; además de poder moverse en el espacio-tiempo tanto como ondas como como objetos discretos y fijos.

Sin embargo, observar estos fenómenos es sumamente complejo. Primero, los átomos son diminutos, tan pequeños en escala que si un átomo fuera del tamaño de una pelota de golf, un humano que lo empujara tendría una altura comparable a la distancia entre la Tierra y la Luna. En segundo lugar, es casi imposible aislar la medición de estos comportamientos en entornos “normales” (como la Tierra), ya que el comportamiento cuántico deseado se ve fácilmente perturbado por la energía térmica y la fuerza de gravedad.

Para mitigar estas dificultades, el Laboratorio de Átomo Frío de la ISS, de dimensiones compactas, utiliza láseres para enfriar gases como el rubidio y el potasio hasta niveles cercanos al cero absoluto. En estas condiciones extremas, los átomos se transforman en un estado de la materia llamado condensado de Bose-Einstein, donde una gran cantidad de átomos comienzan a actuar como una única onda de materia cuántica.

Tal disposición no sólo permite a los investigadores observar comportamientos cuánticos a una escala mucho mayor que la de los átomos individuales, sino que la gravedad reducida en el espacio permite que estas ondas de materia condensada se expandan y evolucionen durante períodos significativamente más largos sin interrupción, algo poco práctico en condiciones terrestres.

Esto representa la cuarta actualización importante del Laboratorio de Átomo Frío de la NASA desde su instalación en la Estación Espacial Internacional (ISS) en 2018. La agencia espacial dijo que las mejoras clave en esta última actualización incluyen una trampa magnética rediseñada para contener nubes de átomos, fuentes de átomos mejoradas y capacidades de medición más precisas.

En abril de 2026, los científicos enviaron estas actualizaciones a la ISS, donde ya fueron instaladas, activadas y comenzaron a realizar mediciones de vanguardia. Además de permitir nuevos estudios en física fundamental, el análisis de estos efectos es vital para el desarrollo de futuras tecnologías cuánticas espaciales de alta precisión, aplicadas en áreas como el posicionamiento, la navegación, la sincronización y la detección de la gravedad. Estas innovaciones podrían, en el futuro, permitir a los astronautas navegar por la Luna sin depender del GPS y crear mapas de gravedad de la Tierra de alta precisión.

“En el siglo pasado, hubo una revolución cuántica que condujo al desarrollo de láseres, teléfonos móviles y resonancias magnéticas para imágenes médicas”, destacó en un comunicado Ethan Elliott, científico adjunto del proyecto en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en California. Y añadió: “Estamos realizando Quantum 2.0 (manipulación directa de grandes estados cuánticos) y esperamos avances similares en la tecnología cuántica a medida que desarrollemos esta ciencia en órbita”.