Num laboratório que orbita a Terra, a bordo da estação Tiangong, uma equipa de cientistas chineses conseguiu arrefecer uma pequena nuvem de átomos de rubídio até valores que nunca tinham sido alcançados. A marca, de 9,7 picokelvin, fica a apenas uma fração infinitesimal do zero absoluto, esse limite ideal onde a agitação da matéria se apagaria por completo. Ao longo de décadas, a humanidade foi empurrando a fronteira do frio para ver o que a natureza esconde quando o movimento térmico se cala, e este passo, dado longe da gravidade terrestre, acrescenta uma nova página a essa longa busca.
China bate recorde de temperatura mais baixa alguma vez alcançada no espaço com átomos de rubídio
9,7 bilionésimas de kelvin acima do zero absoluto
Mark
Então o que aconteceu, em termos simples?
Mimi
Na estação Tiangong, uma nuvem de cerca de 20.000 átomos de rubídio foi arrefecida até 9,7 picokelvin, um recorde segundo o estudo na Science.
Mark
Porquê fazer isto no espaço?
Mimi
Na Terra a gravidade limita as armadilhas muito fracas e o tempo de observação. Em microgravidade, a nuvem expandiu-se livremente durante sete segundos, o que permitiu medir a velocidade de dispersão.
Luke
Convém precisar o que é esse número. Não é um termómetro a tocar nos átomos: é uma temperatura cinética equivalente, calculada a partir dessa dispersão.
Mark
E quanto é que melhorou o recorde?
Mimi
O anterior era de 38 picokelvin, de 2021, de uma equipa alemã numa torre de queda livre. O novo valor é cerca de um quarto.
Luke
Com uma incerteza de +3,2 e -2,7 picokelvin, que não é pequena. E comparar com a NASA não é direto: as técnicas e as grandezas medidas diferem.
Mark
Para que serve, na prática?
Mimi
Estudar gases quânticos ultrafrios com mais detalhe e, possivelmente, melhorar interferómetros atómicos.
Luke
E a matéria escura é apenas uma possibilidade hipotética. O texto não diz que este resultado a aproxima de ser detetada.
Il Polso
- Cerca de 20.000 átomos de rubídio foram levados a 9,7 picokelvin, quase um quarto do anterior recorde de 38 picokelvin estabelecido em 2021.
- A gravidade terrestre limitava o tempo de observação, por isso a equipa levou a experiência para a estação Tiangong.
- Em microgravidade, a nuvem expandiu-se livremente durante sete segundos, permitindo medir com precisão a temperatura.
- A incerteza de +3,2 e -2,7 picokelvin lembra que o recorde ainda é uma medição com margem de erro.
- O resultado, publicado na revista Science, abre caminho a interferómetros atómicos e à procura de matéria escura.
Num laboratório que orbita a Terra, a bordo da estação Tiangong, uma equipa de cientistas chineses conseguiu arrefecer uma pequena nuvem de átomos de rubídio até valores que nunca tinham sido alcançados. A marca, de 9,7 picokelvin, fica a apenas uma fração infinitesimal do zero absoluto, esse limite ideal onde a agitação da matéria se apagaria por completo. Ao longo de décadas, a humanidade foi empurrando a fronteira do frio para ver o que a natureza esconde quando o movimento térmico se cala, e este passo, dado longe da gravidade terrestre, acrescenta uma nova página a essa longa busca.
A bordo da estação espacial chinesa Tiangong, uma nuvem de cerca de 20.000 átomos de rubídio foi arrefecida até 9,7 picokelvin, ou seja, 9,7 bilionésimas de kelvin acima do zero absoluto. O resultado, publicado na revista Science, é apresentado como o novo recorde mundial de frio.
A equipa combinou várias técnicas para chegar a um condensado de Bose-Einstein, um estado em que todos os átomos partilham o mesmo estado quântico. Primeiro, prendeu os átomos com lasers e retirou os mais energéticos; depois, enfraqueceu a armadilha em duas etapas e terminou com uma expansão que reduziu ainda mais a energia do conjunto.
O espaço foi decisivo. Na Terra, a gravidade limita o tempo de observação. Na Tiangong, a nuvem expandiu-se livremente durante sete segundos, o que permitiu medir com precisão a velocidade de dispersão dos átomos e calcular a temperatura.
O recorde anterior, de 38 picokelvin, pertencia a uma equipa alemã que o alcançou em 2021 numa torre de queda livre. Os investigadores assinalam uma incerteza de +3,2 e -2,7 picokelvin, e a NASA também faz experiências deste tipo na Estação Espacial Internacional, com técnicas e grandezas diferentes.
O caminho que se abre passa por gases quânticos ultrafrios, interferómetros atómicos de alta precisão e pela procura de formas hipotéticas de matéria escura.
A bordo da estação espacial chinesa Tiangong, uma nuvem de cerca de 20.000 átomos de rubídio foi arrefecida até uma temperatura cinética equivalente de 9,7 picokelvin, isto é, 9,7 bilionésimas de kelvin acima do zero absoluto. O resultado, obtido por uma equipa de cientistas chineses e publicado na revista Science, é apresentado como o novo recorde mundial de frio.
O zero absoluto corresponde a -273,15 °C e é o limite teórico do frio no universo, o ponto em que cessa toda a agitação térmica da matéria. Chegar exatamente lá é impossível, mas os cientistas tentam aproximar-se cada vez mais, porque a temperaturas extremamente baixas surgem fenómenos quânticos que normalmente ficam escondidos pelo movimento térmico.
Na experiência, os átomos foram colocados num estado conhecido como condensado de Bose-Einstein, no qual todos partilham o mesmo estado quântico. Para lá chegar, a equipa combinou várias técnicas. Primeiro, confinou os átomos numa armadilha ótica criada por lasers e aplicou arrefecimento evaporativo, que retira os átomos mais energéticos e faz descer a temperatura média da nuvem. Depois, enfraqueceu a armadilha de forma progressiva, em duas etapas, e terminou com uma expansão não adiabática que reduziu ainda mais a energia cinética do conjunto.
A escolha do espaço foi decisiva. Na Terra, a gravidade impede a criação de armadilhas muito fracas e limita o tempo de observação depois de os átomos serem libertados. Na microgravidade da Tiangong, a nuvem pôde expandir-se livremente durante sete segundos. Esse tempo permitiu medir com precisão a velocidade a que os átomos se dispersavam e, a partir dela, calcular a temperatura cinética equivalente.
O recorde anterior era de 38 picokelvin e datava de 2021, quando uma equipa alemã o alcançou numa torre de queda livre. O valor chinês corresponde a aproximadamente um quarto desse número, embora os investigadores indiquem uma incerteza de +3,2 e -2,7 picokelvin. A NASA também realiza experiências com condensados de Bose-Einstein na Estação Espacial Internacional, mas as técnicas e as grandezas medidas diferem entre as missões.
Os autores apontam que temperaturas tão baixas no espaço abrem possibilidades para estudar gases quânticos ultrafrios. Com tempos de observação mais longos, é possível investigar com maior detalhe as interações entre partículas e o comportamento de sistemas quânticos. As mesmas técnicas podem contribuir para interferómetros atómicos de alta precisão e para a procura de formas hipotéticas de matéria escura, os dois caminhos que este resultado deixa em aberto.
Vuoi la storia completa?
Leggi l'originale su Pplware ↗
General News