Temperatura más baja jamás registrada: 10 picokelvin

¿Cuál es la temperatura más baja jamás registrada?

La temperatura más baja jamás registrada es una temperatura equivalente de 9,7 picokelvin, lograda a bordo de la estación espacial china y publicada en la revista Science el 5 de noviembre de 2026 ^[1][2]. Un picokelvin es una billonésima de kelvin, de modo que los átomos estaban a menos de diez billonésimas de grado por encima del cero absoluto ^[2].

El artículo científico, titulado "Quantum gases below 10 picokelvin in space", describe un condensado de Bose-Einstein (BEC) de 2,0 × 10^4, es decir, 20.000 átomos, que alcanzó esa temperatura equivalente con un tiempo de expansión libre de 7,0 segundos ^[1]. El equipo utilizó átomos de rubidio ^[2][3].

La noticia de Science señala que el resultado redujo en un factor de cuatro la temperatura más baja alcanzada hasta ahora ^[2]. Ernst Rasel, físico cuántico de la Universidad Leibniz de Hannover, cuyo equipo logró el récord anterior en 2021, declaró a Science: "I congratulate the scientists. I'm very impressed" (felicito a los científicos; estoy muy impresionado) ^[2].

Muchos titulares redondean la cifra a 10 picokelvin. Ambos números aparecen en la cobertura: el artículo indica menos de 10 pK, y el periodista de Science describe las velocidades finales de los átomos como equivalentes a unos 10 pK ^[1][2].

¿Qué tan fríos son 10 picokelvin frente al espacio?

Mucho más fríos que cualquier cosa que los astrónomos conozcan en la naturaleza. El espacio vacío está lleno del fondo cósmico de microondas, que la NASA mide en unos 2,725 kelvin ^[5]. Si se divide 2,725 K entre 9,7 pK, resulta que el resplandor de fondo del Universo es unas 280 mil millones de veces más cálido que los átomos de Tiangong.

El cero absoluto, 0 kelvin, equivale a menos 273,15 °C o menos 459,67 °F ^[4]. En esas escalas, el nuevo récord es indistinguible del cero absoluto, por lo que los físicos usan el kelvin y sus subdivisiones diminutas:

• Nanokelvin (nK): una milmillonésima de kelvin. Los primeros experimentos con BEC llegaron a unos 100 nK ^[2].
• Picokelvin (pK): una billonésima de kelvin. Los experimentos espaciales se sitúan ahora en este rango ^[1][2].

Se cree que alcanzar exactamente el cero es imposible. Una versión del tercer principio de la termodinámica establece que llegar al cero absoluto requeriría un número infinito de pasos, explicó Saibal Mitra, físico entrevistado por Live Science ^[4].

¿Cómo lograron los científicos los 10 picokelvin?

Atrapando átomos de rubidio con láseres en microgravedad, dejando escapar a los más calientes y permitiendo que los restantes se expandieran con suavidad ^[2][3]. Según el relato de Science, los pasos fueron ^[2]:

1. Atrapar: unos 2 millones de átomos de rubidio se mantuvieron en una trampa óptica interna de 54 micrómetros de ancho, formada donde se cruzan dos haces láser intensos. Los láseres funcionaban a 5 vatios.
2. Evaporar: la potencia se redujo gradualmente hasta 0,2 milivatios, lo que permitió escapar a los átomos más energéticos. Los 20.000 átomos restantes se enfriaron hasta 3 nK.
3. Expandir: se dejó que los átomos se extendieran en una trampa más ancha, de 124 micrómetros, lo que redujo la intensidad de sus interacciones. Al final se movían a menos de 100 micrómetros por segundo.

"We keep the same number of atoms. Only the interaction energy changes" (mantenemos el mismo número de átomos; solo cambia la energía de interacción), dijo Xuzong Chen, de la Universidad de Pekín, científico jefe del instrumento ^[2]. El Instituto de Óptica y Mecánica Fina de Shanghái añade que el enfriamiento por evaporación en una trampa óptica funciona peor en microgravedad, por lo que el equipo empleó un gradiente magnético adicional para ayudar a producir el condensado ^[3].

El instrumento es el Cold Atom Physics Rack, instalado en el módulo de laboratorio Mengtian de la estación, lanzado en 2022 ^[2][3]. El instituto indica que sus desarrolladores redujeron un sistema terrestre de unos 20 metros cúbicos y 10 toneladas a un instrumento de vuelo de unos 0,7 metros cúbicos y media tonelada ^[3].

¿Son 9,7 picokelvin una temperatura real?

Es una temperatura equivalente que describe con qué lentitud se mueven los átomos, no una lectura de un termómetro ^[3]. El instituto de Shanghái afirma que la cifra de 9,7 pK "characterizes the atoms' extremely slow expansion" (caracteriza la expansión extremadamente lenta de los átomos) y no significa que el equipo ni su entorno alcanzaran la misma temperatura ^[3].

El propio artículo científico emplea la expresión "equivalent temperature" (temperatura equivalente) ^[1]. Los científicos la estiman a partir de la rapidez con que se dispersa la nube de átomos liberada; una dispersión más lenta implica menor energía ^[2][3]. Science indica que las velocidades finales eran inferiores a 100 micrómetros por segundo ^[2]. El reportaje de Phys.org sobre el artículo da un margen de incertidumbre de 7,0 a 12,9 pK en torno al valor de 9,7 pK ^[7].

Esa distinción importa al comparar récords. El récord anterior de 38 pK y los 52 pK de la NASA son igualmente temperaturas efectivas deducidas de la rapidez con que se expande la nube, así que se comparan magnitudes del mismo tipo, aunque los experimentos difieran en su método ^[2][6][7]. Las comparaciones con la temperatura de un frigorífico, un planeta o el espacio profundo sirven para dar una idea de escala, pero no son física precisa.

¿Por qué el récord se logró en el espacio y no en la Tierra?

La gravedad tira de los átomos ultrafríos hacia abajo, lo que obliga a los científicos a sostenerlos en trampas más fuertes que los mantienen más calientes ^[2][3]. Science explica que la gravedad aprieta los átomos contra los campos que los suspenden, y eso eleva su temperatura ^[2]. En órbita, la trampa puede ser mucho más débil y los átomos pueden observarse durante más tiempo ^[3].

El físico del MIT Wolfgang Ketterle, premio Nobel en 2001, puso en perspectiva la observación de siete segundos: "On Earth, it would fall down by about 250 meters, so it would actually crash to the ground unless you have a vacuum chamber, which is 250 meters high" (en la Tierra caería unos 250 metros, así que se estrellaría contra el suelo a menos que se tenga una cámara de vacío de 250 metros de altura) ^[3].

Los intentos anteriores de escapar de la gravedad incluyeron dejar caer chips atómicos por torres y lanzarlos en cohetes suborbitales ^[2]. La NASA envió su Cold Atom Laboratory a la Estación Espacial Internacional en 2018 ^[2], y un condensado de Bose-Einstein creado en la estación alcanzó temperaturas efectivas de hasta 52 pK, según se informó en Nature Communications en 2022 ^[6]. El récord anterior, 38 pK con 2 segundos de expansión libre, procedía de una trampa magnética con chip atómico en microgravedad ^[1]; Science News lo describe como un experimento en torre de caída publicado en 2021 ^[6].

El instrumento chino se diferencia porque utiliza trampas ópticas, hechas de luz láser, en lugar de magnéticas ^[1][2]. El artículo señala que las trampas ópticas no se habían usado antes para preparar este tipo de gases cuánticos en microgravedad ^[1].

¿Qué es un condensado de Bose-Einstein?

Un condensado de Bose-Einstein es un estado de la materia en el que átomos muy fríos se agrupan en una única onda cuántica y se comportan de forma colectiva ^[2][3]. Science lo compara con los fotones de un rayo láser y señala que los átomos de un BEC pueden fluir sin resistencia y crear patrones de interferencia ^[2].

Satyendra Nath Bose y Albert Einstein predijeron los condensados en 1924; dos equipos los lograron por primera vez en 1995, uno con rubidio-87 y otro con sodio-23, un trabajo reconocido con el Premio Nobel de Física de 2001 ^[2]. Live Science describe el condensado como algo que se comporta de manera similar a un solo átomo ^[4].

Como los efectos son visibles a escalas mucho mayores que las de un solo átomo, los BEC permiten a los investigadores estudiar directamente el comportamiento cuántico ^[3]. Para una introducción accesible a ideas relacionadas, consulte Computación cuántica para principiantes: qué es y qué no es. Para otra noticia de ciencia espacial de esta semana, consulte Datos del telescopio Euclid: qué muestra el nuevo mapa de la ESA.

¿Para qué podrían servir los átomos ultrafríos en el espacio?

Principalmente para la medición de precisión y la simulación cuántica; los investigadores y expertos independientes las describen como líneas de trabajo futuras ^[2][3].

• Pruebas de la gravedad: los tiempos de expansión largos son ideales para experimentos de interferencia que podrían comprobar si la gravedad actúa por igual sobre todos los tipos de átomos, como supone la relatividad general, informa Science ^[2]. "The 7 seconds is an even more important figure of merit than the 10 picokelvin" (los 7 segundos son una cifra de mérito aún más importante que los 10 picokelvin), afirmó Holger Mueller, de UC Berkeley ^[2].
• Interferómetros atómicos: Rasel explicó al instituto de Shanghái que su sensibilidad aumenta con el cuadrado del tiempo que los átomos pasan en el instrumento, y que estas herramientas podrían ayudar a medir el campo gravitatorio de la Tierra y a poner a prueba modelos de materia oscura ^[3].
• Simulación cuántica: el equipo planea usar redes ópticas, cuadrículas de puntos de luz láser que imitan un cristal, para simular efectos relacionados con la superconductividad de alta temperatura ^[2][3].
• Átomos mezclados: Hélène Perrin, de la Universidad Sorbona París Norte, señaló que las trampas ópticas pueden contener átomos en distintos estados internos a la vez ^[2].

Weibiao Chen, del instituto de Shanghái, dijo a Science que el rack está "open for the international community" (abierto a la comunidad internacional) ^[2]. Ninguna de estas aplicaciones se ha demostrado todavía con este instrumento.