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Estado quântico da matéria é criado no espaço pela primeira vez

Daniele Cavalcante

A microgravidade da Estação Espacial Internacional (ISS) oferece aos cientistas a oportunidade de realizar uma série de experimentos interessantes. Um deles é o estudo de um estado quântico da matéria conhecido como Condensado de Bose-Einstein - muitas vezes referido como o “quinto estado da matéria”. Os primeiros resultados dessa pesquisa foram agora relatados na revista Nature.

O condensado de Bose-Einstein é o estado da matéria formada por uma partícula conhecida como bóson, quando elas atingem uma temperatura muito próxima do zero absoluto. “É como se elas estivessem unindo os braços e se comportando como um objeto harmonioso”, diz o físico David Aveline, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, em Pasadena, Califórnia. Nestas condições, uma grande parte dos átomos atinge o mais baixo estado quântico, de modo que os efeitos quânticos podem ser observados em escala macroscópica.

Estudar esse estado da matéria no espaço ajudará os cientistas tanto a entender um pouco melhor tanto a física fundamental quanto a realizar novas medições quânticas sensíveis, de acordo com Lisa Wörner, do Instituto Alemão de Aeronáutica Centro de Tecnologias Quânticas, em Bremen. Para produzir o estranho estado da matéria em órbita, a equipe de Aveline criou um dispositivo chamado Cold Atom Lab, que foi instalado na estação espacial em meados de 2018.

O Cold Atom Laboratory é um instrumento experimental capaz de criar condições extremamente frias no ambiente de microgravidade da ISS, possibilitando a formação de condensados ​​de Bose Einstein com uma magnitude mais fria do que aqueles criados em laboratórios da Terra. Produzir o condensado na Terra é complicado porque a gravidade interfere nos dispositivos e átomos, então a melhor forma de fazer o experimento é manter as partículas em queda livre contínua - e é exatamente isso o que acontece na ISS.

O Cold Atom Laboratory instalado na ISS (Foto: NASA/JPL-Caltech/Tyler Winn)

Os condensados ​​de Bose-Einstein já são os recordistas das temperaturas mais baixas conhecidas pelos cientistas. Agora, com as técnicas de resfriamento aprimoradas e realizadas na órbita terrestre, os cientistas esperam que os novos condensados possam ficar ainda mais frios, a temperaturas abaixo das conhecidas no universo.

Outra vantagem de fazer isso na ISS é que as medições da matéria por lá podem ser feitas por longos períodos. Na Terra, o tempo de observação é apenas de cerca de 40 milissegundos. Com períodos mais longos, os cientistas podem obter medições mais sensíveis e usar os átomos para detectar forças. Por exemplo, eles podem medir como a gravidade da Terra varia ao longo do tempo e em diferentes partes do planeta.

No futuro, os experimentos poderão oferecer medições novas e mais sensíveis de fenômenos como o aumento do nível do mar. A matéria quântica também pode ser usada para testar princípios fundamentais da física, como o princípio da universalidade da queda livre de Einstein.


Fonte: Canaltech