Desde que comenzamos a indagar y a conocer sobre la materia, a través de asignaturas como Física o Química, sabíamos que los estados de la materia son tres: sólido, líquido y gaseoso, lo cual es determinado por la atracción de las moléculas que los componen. Cada uno de estos estados tiene sus características y pueden variar dependiendo de la presión o la temperatura a la que se someta.
Así, un sólido sometido y mantenido a altas temperaturas, puede derretirse y quedar en estado líquido; mientras que un líquido al que se le aplique una temperatura por debajo de 0 grados, puede llegar al estado sólido.
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¿Un cuarto y hasta un quinto estado de la materia?
Hasta ahí todo bien, entendible y observable en el entorno. Pero, en la medida en que la ciencia avanza, en que el hombre hace nuevos descubrimientos y genera nuevos conocimientos se han ido identificando otros estados de la materia.
Un cuarto estado de la materia es el plasmático o plasma, cuyas propiedades y características son: tener la conformación atómica de gases ionizados y calientes, tener moléculas se separan espontáneamente y tener átomos sueltos. Algunos ejemplos de este estado de la materia están en el entorno natural, o en la utilización que ha hecho el hombre de estas propiedades, como la conducción de electricidad, para el desarrollo de algunos objetos que mencionaremos.
El estado plasmático está presente en el Sol, en las estrellas, en fenómenos como los relámpagos que se forman durante las tormentas y donde se observa el estado plasmático que se perciben como rayos luminosos, y también en las conocidas auroras boreales.
En cuanto a los objetos que utilizan el estado plasmático de la materia están las pantallas de los televisores de última generación, así como los monitores de ordenadores, los cuales son hechos con gases de xenón y neón; así mismo, los tubos fluorescentes, en cuyo interior se contiene el vapor de mercurio.
Otros ejemplos de este estado de la materia son los cohetes, que despiden materia plasmática, las lámparas de plasma, los reactores de fusión, entre otros.
El quinto estado no está entre nosotros
El quinto estado de la materia entra en los otros estados que no se encuentran ni se producen de forma natural en nuestro ambiente, y es el denominado Condensado de Bose-Einstein, una nueva forma de materia que se obtuvo en el año 1995 mediante las investigaciones hechas por los físicos estadounidenses Eric Cornell y Carl Wieman, y el alemán Wolfgang Ketterle.
Los tres científicos se hicieron merecedores del Premio Nobel de Física en el año 2001, gracias a su trabajo de enfriamiento de los átomos a una temperatura 300 veces menor de lo que se había logrado hasta entonces. Ese enfriamiento y ese estado ha sido denominado BEC, que significa Bose – Einstein Condensado, y fue predicho en 1927, por los físicos Satyendra Nath Bose y Albert Einstein.
Aunque ya se sabe sobre algunas aplicaciones y uso que se le dará al estado Condensado Bose – Einstein, también se sabe que es tan denso y frío que puede paralizar los átomos.
Características del Condensado Bose-Einstein
El quinto estado de la materia se obtiene al someter a congelación átomos a muy, muy baja temperatura, con lo cual toman forma de nube de gas, y los átomos pasan a compartir sus propiedades cuánticas. El Condensado Bose – Einstein son superfluidos gaseosos que han sido enfriados a temperaturas de -273.15°C (temperatura muy por debajo de la menor que se ha observado en el espacio exterior), solo pueden ser observados a nivel subatómico, es decir, a nivel de neutrones, protones y electrones, partículas que conforman el átomo.
Además, es superconductible, es decir, no tiene resistencia eléctrica y es de fricción cero, tiene superfluidez.
En este estado de la materia, todos los átomos tienen propiedades exactas, lo que significa estos ocupan un mismo espacio, son dispersores de luz de un mismo color y conforman un medio homogéneo.
Aplicaciones
- Se prevé que este condensado tenga aplicaciones sin precedentes en disciplinas como la nanotecnología.
- Así mismo, se avizoran diseños y fabricaciones de nanoestructuras de gran precisión para emplearse junto a los rayos láser, utilizables en medicina, odontología o cualquier otra disciplina de la salud.
- Para detectar la intensidad del campo gravitacional o la fuerza de gravedad.
- También puede servir para la producción de relojes atómicos, más precisos que los actuales.
- Tendrá aplicaciones a partir de la superfluidez y de la superconductividad en diferentes campos de la ciencia.
- Para hacer simulaciones a escala sobre el estudio de fenómenos cosmológicos, como la dinámica del universo, origen, evolución y futuro de este.
- Además, este quinto estado de la materia puede tener aplicaciones a partir del fenómeno de luz lenta, también conocido como slow light, para áreas específicas como la computación cuántica.
- Puede aumentar y profundizar los estudios en mecánica cuántica a través de experimentos complejos, comprobar algunas teorías descritas actualmente, o para recrear fenómenos que ocurren a años luz.
En conclusión, el Condensado de Bose-Einstein puede ser utilizado para el diseño y desarrollo de técnicas novedosas y para perfeccionar las que ya existen, como forma de mejorar la investigación en el campo de la física y aumentar su impacto.
Algunas curiosidades
El descubrimiento del quinto estado de la materia se logró gracias a que la NASA instaló el Cold Atom Laboratory, en la Estación Espacial Internacional, y las condiciones en las que se encuentra ese particular laboratorio, es decir, gravedad cero o ingravidez, permitieron el hallazgo.
Los resultados de los experimentos que se han hecho para crear el Condensado de Bose – Einstein han sido afectados por la gravedad de la Tierra, lo que hace que las nubes que se forman por el enfriamiento colapsen en segundos.
Sin embargo, los experimentos que se han hecho fuera de la atmósfera han demostrado que el BEC tiene un comportamiento diferente cuando está en órbita.
Los Condensados de Bose-Einstein tienen el récord de la temperatura más baja conocida por el hombre; no obstante, se espera que en la medida que avance la ciencia y mejoren las técnicas de enfriamiento, se puedan alcanzar temperaturas mucho menores a las conocidas en todo el universo.
