Região: Estação espacial chinesa abriga experimento que atingiu temperatura quase impossível

Pesquisadores conseguiram resfriar átomos a uma temperatura equivalente a apenas 9,7 trilionésimos de kelvin (−273,15 °C), aproximando-se do limite conhecido como zero absoluto. O feito foi realizado a bordo da estação espacial Tiangong, da China, e pode abrir novas possibilidades para experimentos de física quântica e o desenvolvimento de sensores de alta precisão.

Publicado na revista científica Science nesta sexta (6), o estudo envolveu aproximadamente 20 mil átomos de rubídio. Os cientistas conseguiram reduzir o movimento dessas partículas até atingir temperatura equivalente de 9,7 picokelvins (pK), cerca de quatro vezes inferior ao recorde anterior, de 38 picokelvins.

O resultado também supera a marca de 52 picokelvins registrada anteriormente em experimentos realizados no Laboratório de Átomos Frios da NASA, instalado na Estação Espacial Internacional (ISS, na sigla em inglês).

A equipe conseguiu acompanhar a expansão da nuvem de átomos durante sete segundos após sua liberação. Esse intervalo representa avanço importante em relação aos dois segundos alcançados em experimento anterior realizado em torre de queda livre e ao aproximadamente um segundo registrado na ISS.

O resultado foi a formação de um condensado de Bose-Einstein, estado da matéria no qual um conjunto de átomos passa a apresentar comportamento quântico coletivo, como se atuasse como uma única entidade.

A instalação experimental responsável pelo feito está localizada no módulo Mengtian da estação Tiangong. O equipamento foi desenvolvido para funcionar em órbita e reúne sistemas de laser, componentes ópticos e instrumentos de controle em estrutura compacta.

O zero absoluto corresponde a -273,15 °C, ou zero kelvin, e representa o limite inferior teórico de temperatura. Nesse estado, a energia térmica de um sistema atinge seu valor mínimo possível.

O picokelvin é uma unidade extremamente pequena: equivale a um trilionésimo de kelvin. Assim, os 9,7 picokelvins registrados no experimento representam uma temperatura equivalente extraordinariamente próxima desse limite.

É importante destacar, porém, que os cientistas não resfriaram toda a estação espacial ou os equipamentos até essa condição. O número se refere à energia de expansão da nuvem de átomos, calculada a partir da velocidade com que as partículas se espalham depois de liberadas.

Essa medida permite estimar a temperatura equivalente do conjunto, já que a temperatura termodinâmica convencional não é diretamente aplicável da mesma maneira a esse tipo de experimento.

Quanto menor a velocidade de expansão dos átomos, menor é a energia cinética associada ao sistema.

Além de estabelecer novo recorde, a pesquisa abre possibilidades para investigações sobre fenômenos quânticos ainda pouco compreendidos.

Entre as aplicações futuras estão experimentos com estados exóticos da matéria, simulações quânticas e o desenvolvimento de interferômetros atômicos espaciais. Esses instrumentos utilizam as propriedades ondulatórias dos átomos para realizar medições extremamente precisas.

Uma das possibilidades é utilizá-los para estudar o campo gravitacional da Terra e testar princípios fundamentais da física, incluindo o princípio da equivalência, relacionado à maneira como diferentes corpos respondem à gravidade.

Os pesquisadores também apontam que temperaturas tão baixas, combinadas com períodos prolongados de observação, podem ajudar a investigar fenômenos quânticos difíceis de detectar em condições convencionais.

Apesar das perspectivas, essas aplicações ainda dependem de novos experimentos e do desenvolvimento de instrumentos específicos. O resultado atual representa passo importante para ampliar as possibilidades da pesquisa quântica em ambientes espaciais.

Rodrigo Mozelli é jornalista formado pela Universidade Metodista de São Paulo (UMESP) e, atualmente, é redator do Olhar Digital.