Os cientistas geraram uma forma exótica de matéria no ambiente único de microgravidade a bordo da Estação Espacial Internacional e a estão usando para explorar o mundo quântico, segundo um novo estudo.
Existem quatro estados da matéria comuns na vida cotidiana – gases, líquidos, sólidos e plasmas. No entanto, há também um quinto estado da matéria – condensados de Bose-Einstein (BECs), que os cientistas criaram no laboratório pela primeira vez há 25 anos. Quando um grupo de átomos é resfriado até quase zero absoluto, os átomos começam a se agrupar, comportando-se como se fossem um grande “super-átomo”.
Os condensados de Bose-Einstein ultrapassam a fronteira entre o mundo cotidiano, governado pela física clássica, e o mundo microscópico, que segue as regras da mecânica quântica. No mundo da mecânica quântica, uma partícula pode se comportar como se estivesse girando em duas direções opostas ao mesmo tempo, ou como se existisse em dois ou mais locais simultaneamente. Como eles seguem alguns desses comportamentos quânticos, os condensados de Bose-Einstein podem oferecer aos cientistas pistas importantes sobre o funcionamento da mecânica quântica, potencialmente ajudando a resolver mistérios, como criar uma “teoria de tudo” que possa explicar o funcionamento do cosmos. as escalas de menor a maior.
Os cientistas agora criam rotineiramente condensados de Bose-Einstein em centenas de laboratórios em todo o mundo. No entanto, uma limitação que atrapalha essa pesquisa é a gravidade. Esses “superátomos” são extraordinariamente frágeis e as configurações usadas para criá-los são incrivelmente delicadas, de modo que a força da gravidade sentida na Terra pode atrapalhar os dois, tornando difícil aprender muito sobre eles.
Como tal, os pesquisadores desenvolveram o Cold Atom Lab, que pode gerar condensados de Bose-Einstein na microgravidade encontrada em órbita a bordo da estação espacial. Lançado em 2018, o Cold Atom Lab é pequeno e requer apenas uma quantidade relativamente pequena de energia, para atender às restrições específicas a bordo da estação espacial. Embora o equipamento originalmente necessário para criar condensados de Bose-Einstein na Terra possa ocupar um laboratório inteiro, o Cold Atom Lab ocupa apenas cerca de 14 pés cúbicos (0,4 metros cúbicos) e, no total, requer uma média de 510 watts de energia.
Usando o Cold Atom Lab, os pesquisadores de um novo estudo descobriram que poderiam aumentar a quantidade de tempo em que podem analisar esses condensados depois que as armadilhas que restringem o material são desligadas por mais de um segundo. Em comparação, na Terra, os cientistas teriam apenas centésimos de segundo para a mesma tarefa.
Além disso, em microgravidade, os cientistas descobriram que precisavam de forças mais fracas para prender os condensados. Isso, por sua vez, significa que eles poderiam criar os condensados a temperaturas mais baixas. E, a essas temperaturas, efeitos quânticos exóticos se tornariam cada vez mais pronunciados.
Até agora, com este estudo, os pesquisadores criaram condensados de Bose-Einstein usando átomos de rubídio. Eventualmente, eles também pretendem adicionar átomos de potássio para investigar o que acontece quando dois condensados se misturam, disse ao Space.com o autor sênior do estudo Robert Thompson, físico do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena. Além disso, os cientistas agora procuram usar o Cold Atom Lab para criar condensados esféricos de Bose-Einstein, que só podem ser criados no espaço, acrescentou Thompson.
“No passado, nossas principais idéias sobre o funcionamento interno da natureza vieram de aceleradores de partículas e observatórios astronômicos; no futuro, acredito que medições de precisão usando átomos frios desempenharão um papel cada vez mais importante”, disse Thompson.
Publicado em 12/06/2020 20h36
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