Frío extremo: la ciencia del cero absoluto

El lugar más gélido conocido no se halla en la Antártida ni en el espacio exterior, sino en alguno de los pocos laboratorios que compiten por alcanzar el límite de las bajas temperaturas, los -273,15 ºC o cero absoluto, punto en el que hasta los átomos dejan de moverse.

 

El año que viene, por ejemplo, el enclave más frío del universo se encontrará a unos 400 kilómetros sobre nuestras cabezas, en la Estación Espacial Internacional. De ello se ocupará el proyecto Cold Atom Laboratory, integrado por una especie de frigorífico atómico que se situará en el laboratorio orbital para intentar lograr algo asombroso: descender por debajo de los 100 picokelvin, a solo una diezmilmillonésima por encima del citado cero absoluto.

 

La búsqueda del frío más extremo tuvo un punto de inflexión en 1908, cuando el físico neerlandés Heike K. Onnes consiguió lo que entonces parecía casi imposible: licuar el helio. Era todo un logro, sobre todo si tenemos en cuenta que este elemento hierve a -269 ºC. Tras ello, Onnes usó el helio líquido para congelar otras sustancias, como el mercurio, que solidifica a -38,89 ºC.

 

De este modo, dio con una de las propiedades ocultas en el frío: al medir la conductividad eléctrica del mercurio, observó que cuanto menor era la temperatura, mejor conducía la corriente. Pero a -269?ºC su resistencia eléctrica desaparecía por completo. Acababa de descubrir la superconductividad.


Es imposible prever lo que puede aparecer al enfriar la materia. Incluso a temperaturas criogénicas, muy por encima del cero absoluto, muchos materiales se comportan de forma insólita. Así, la goma se vuelve sumamente quebradiza; y, si se introduce una corriente eléctrica en un anillo metálico enfriado hasta hacerlo semiconductor, la corriente sigue circulando por el anillo y puede ser detectada horas después.

 

Las posibilidades tecnológicas de todo ello son increíbles. La capacidad de un semiconductor para mantener una corriente ha inspirado el diseño de módulos experimentales de memoria para ordenador que funcionan a bajísimas temperaturas. En este mismo sentido, un hallazgo realizado en 2012 por el físico Leo Kouwenhoven y su equipo de la Universidad Tecnológica de Delft, en los Países Bajos, puede significar un paso de gigante hacia el desarrollo de una nueva forma de computación.

 

Estos investigadores descubrieron dentro de una pequeña varilla de cristal semiconductora, enfriada a una temperatura inferior a la del espacio exterior, una extraña partícula conocida como fermión de Majorana, un fermión que es su propia antipartícula.

 

Según ha avanzado Michael Freedman, el genio de las matemáticas que dirige la Estación Q de Microsoft, empeñada en el desarrollo de un qubit topológico capaz de codificar los datos de una forma inimaginable hoy, este descubrimiento abre las puertas al futuro ordenador cuántico.

 

Más información sobre el tema en el artículo Aquí hace un frío que pela, en el número 407 de MUY INTERESANTE, escrito por Miguel Ángel Sabadell.

 

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Etiquetas: ciencia

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