La EEI registró 52 y China 9,7; físicos de Pekín opacaron a la NASA y casi alcanzaron el límite de Einstein

Físicos chinos establecieron un nuevo récord de enfriamiento de la materia. En la estación orbital «Tiangong» una nube de átomos de rubidio alcanzó una temperatura equivalente de 9,7 picokelvin, apenas unas pocas billonésimas de grado por encima del cero absoluto. El resultado superó el récord anterior por casi cuatro veces.

El experimento fue realizado por especialistas de la Universidad de Pekín y de la Academia China de Ciencias. Los investigadores obtuvieron una nube de aproximadamente 20.000 átomos y pudieron observar su expansión libre durante siete segundos. El logro anterior era de 38 picokelvin con una observación de dos segundos. Los resultados del estudio se publicaron el 5 de noviembre de 2026 en la revista Science.

La temperatura de 9,7 picokelvin corresponde a 0,0000000000097 kelvin. El cero absoluto es −273,15 grados Celsius y se considera el límite inferior de la temperatura termodinámica. Sin embargo, el récord no significa que los científicos chinos hayan enfriado toda la instalación experimental a ese valor. Se trata de una temperatura equivalente, calculada a partir de la velocidad de expansión de la nube atómica tras su liberación de la trampa.

En el enfriamiento extremo, los átomos de rubidio formaron un condensado de Bose-Einstein, un estado inusual de la materia en el que muchas partículas ocupan un mismo estado cuántico y muestran propiedades ondulatorias colectivas. Normalmente el comportamiento de átomos individuales debe estudiarse teniendo en cuenta su movimiento independiente, pero en el condensado los investigadores pueden observar efectos cuánticos a escala de toda la nube.

La ventaja principal del laboratorio espacial fue la microgravedad. En la Tierra los átomos, bajo la acción de la gravedad, abandonan rápidamente la región de observación, sobre todo cuando se debilitan los campos que los retienen para lograr un enfriamiento adicional. En órbita se puede mantener la nube con fuerzas mucho más débiles y, tras su liberación, observarla durante mucho más tiempo. Cuanto más despacio se dispersan los átomos, más tiempo queda para registrar efectos físicos débiles.

Para el experimento se empleó la instalación de átomos ultrafríos en el módulo de laboratorio «Mengtian». En lugar de la trampa magnética utilizada en algunas investigaciones previas, los especialistas chinos crearon una trampa dipolar óptica. Rayos láser focalizados sujetan a los átomos en una región determinada del espacio y permiten controlar la nube sin restricciones estrictas sobre los estados magnéticos internos de las partículas.

El enfriamiento se realizó en varias etapas. Primero los láseres ralentizaron el movimiento de los átomos; luego los investigadores aplicaron enfriamiento por evaporación, eliminando gradualmente las partículas más energéticas. Para aumentar la eficacia del proceso en microgravedad, los físicos añadieron un gradiente de campo magnético. Este enfoque ayudó a formar un condensado menos sensible a las perturbaciones magnéticas.

Tras obtener el condensado, la nube atómica se trasladó a una trampa óptica más amplia y se redujo adicionalmente su energía cinética. La etapa final incluyó la expansión controlada de la trampa, lo que permitió disminuir la velocidad de dispersión posterior de las partículas. Los investigadores liberaron los átomos y siguieron el cambio de tamaño de la nube en las tres dimensiones, calculando la temperatura equivalente a partir de las medidas.

El valor obtenido de 9,7 picokelvin tiene incertidumbre experimental. Teniendo en cuenta el error de medida, la temperatura estaba en el intervalo de 7,0 a 12,9 picokelvin. Incluso el límite superior es claramente inferior a logros anteriores. Para comparar, en experimentos con trampas magnéticas en condiciones de microgravedad se habían obtenido antes 38 picokelvin, y el laboratorio estadounidense de átomos fríos en la Estación Espacial Internacional alcanzó 52 picokelvin.

El récord tiene una característica técnica importante. El equipo chino demostró por primera vez la obtención de un gas cuánticamente degenerado en una trampa dipolar óptica en condiciones de microgravedad. Estos sistemas ofrecen un acceso óptico más libre a los átomos y son adecuados para trabajar con partículas que presentan distintas propiedades magnéticas. En el futuro, este enfoque puede ampliar el conjunto de experimentos cuánticos disponibles en estaciones orbitales.

Una de las aplicaciones posibles está relacionada con la interferometría atómica. En estos instrumentos se utilizan las propiedades ondulatorias de los átomos, separando sus estados cuánticos y luego recombinándolos para medir cambios muy pequeños en la aceleración o en el campo gravitatorio. Cuanto más tiempo mantienen los átomos condiciones adecuadas para el movimiento libre, mayor es el tiempo durante el cual se acumula la diferencia de fase medida. Con control de las demás fuentes de error, una observación prolongada puede aumentar la sensibilidad de los instrumentos.

Los autores consideran la posibilidad de crear un interferómetro atómico Mach-Zehnder en el espacio. Con su ayuda los físicos esperan realizar comprobaciones más precisas del principio de equivalencia, uno de los postulados fundamentales de la teoría general de la relatividad de Einstein. Según ese principio, distintos cuerpos en iguales condiciones de caída libre experimentan la misma aceleración gravitatoria independientemente de su composición.

Otra dirección serán los simuladores cuánticos, en los que el comportamiento de átomos preparados específicamente ayuda a estudiar sistemas físicos complejos. Al controlar la forma de los campos láser, los científicos podrán investigar la destrucción del orden cuántico, la interacción de partículas en medios unidimensionales y el comportamiento de la materia en presencia de desorden. La posibilidad de cambiar el volumen de la trampa también permitirá experimentar con nubes atómicas de mayor tamaño.

Las investigaciones espaciales sobre materia ultrafría se llevan a cabo desde hace varios años. El laboratorio estadounidense Cold Atom Laboratory opera en la Estación Espacial Internacional (EEI) desde 2018, y en 2026 recibió nuevo equipo para el control de nubes atómicas. Tecnologías como estas se consideran la base de futuros relojes de alta precisión, sensores gravitacionales y sistemas de navegación capaces de funcionar sin señales satelitales.

Por ahora, el experimento chino sigue siendo un logro de la física fundamental, no una demostración de un instrumento de medición listo para uso. Los investigadores confirmaron la posibilidad de obtener un condensado extremadamente frío mediante una trampa óptica en órbita y de observar su expansión durante siete segundos. La siguiente tarea consiste en usar condiciones similares para experimentos en los que la alta sensibilidad permitirá comprobar teorías físicas e investigar fenómenos cuánticos inaccesibles a los equipos existentes.