Em julho de 2018, A NASA anunciou um feito incrível. Eles criaram o lugar mais frio no espaço – ali mesmo na Estação Espacial Internacional, em órbita ao redor da Terra.
eles pegaram átomos de um metal macio chamado rubídio, e resfriaram – nos a temperaturas de cerca de 100 nanoKelvin-um dez milionésimo de um Kelvin acima do zero absoluto.,
Isto resultou em uma nuvem super fria chamada um condensado de Bose-Einstein, o exótico “quinto” estado da matéria, e um que poderia nos ajudar a entender as propriedades quânticas estranhas dos átomos ultra-frios. Mas a pesquisa não parou aí.usando o Laboratório de átomo frio do Jet Propulsion Laboratory, os cientistas passaram a produzir condensados de Bose-Einstein abaixo de um nanoKelvin acima do zero absoluto, explorando as condições de microgravidade a bordo da estação espacial para aprender mais sobre este estado do que poderíamos na Terra.,
condensados de Bose-Einstein são muito estranhos. Eles são formados a partir de bósons resfriados a apenas uma fração acima do zero absoluto (mas não alcançando o zero absoluto, em que ponto os átomos param de se mover). Isto faz com que eles se afundem no seu estado de menor energia, movendo-se extremamente lentamente, e se unindo o suficiente para se sobrepor – produzindo uma nuvem de alta densidade de átomos que age como um “super átomo” ou onda de matéria.,
porque a mecânica quântica-na qual cada partícula pode ser descrita como uma onda – é mais fácil de observar na escala atômica, condensados de Bose-Einstein permitem aos cientistas estudar o comportamento quântico em uma escala muito maior, em vez de tentar estudar átomos individuais.
podem ser criados condensados de Bose-Einstein aqui na Terra, usando uma combinação de arrefecimento a laser, campos magnéticos e arrefecimento por evaporação., Essa última técnica é o passo final – os átomos são mantidos em uma armadilha magnética, e a radiação de radiofrequência é usada para “evaporar” as partículas mais energéticas, deixando para trás as frias e lentas para formar o condensado.
Uma vez que isto ocorre, a armadilha é desligada, e os cientistas podem realizar experiências. Mas eles têm que agir rapidamente – a força natural repulsiva entre os átomos fará com que a nuvem se expanda e se dissipe. Gravidade significa que este processo acontece muito rápido-apenas algumas dezenas de milissegundos.,
com os efeitos da gravidade contrastados na queda livre, no entanto, você pode fazer um condensado de Bose-Einstein que pode durar mais de um segundo.além disso, o impacto reduzido da gravidade significa que o condensado pode formar-se num prato mais raso. Isso proporcionou aos pesquisadores uma janela melhor para observar a nuvem, tanto antes como brevemente após sua liberação.
isto é o que os pesquisadores conseguiram com o laboratório do átomo frio-mas quando eles sondaram os condensados que produziram, eles encontraram efeitos que não podem ocorrer na gravidade da Terra.,”descobrimos que o arrefecimento por evaporação induzido pela radiofrequência revela resultados marcadamente diferentes em microgravidade”, escrevem no seu papel.
“observamos um aumento na órbita do número de átomos de quase três vezes. Através da aplicação de gradientes variados de campo magnético, nós confirmamos que aproximadamente metade dos átomos estão no estado magneticamente insensível |2, 0⟩, formando uma nuvem de halo em torno da localização da armadilha magnética.,”
na terra, a gravidade é a força dominante que actua sobre estes átomos, removendo-os da armadilha.
no espaço, ser capaz de dar uma olhada mais de perto no condensado revelou um halo de átomos de rubídio soltos pairando em torno das bordas da nuvem. Graças à forma como o material foi arrefecido, estes átomos mal prestaram atenção à armadilha magnética.
a gravidade normalmente os afastaria, pelo menos na Terra. Mas em queda livre, eles continuaram, fornecendo um recurso potencialmente útil ultracold para estudo futuro.,
a viabilidade de produzir condensados de Bose-Einstein mais frios e de longa duração também significa que podemos começar a pensar em outras maneiras de estudá-los. Por exemplo, formas de armadilhas Não possíveis na Terra poderiam ser criadas para ver se diferentes comportamentos quânticos podem ser observados.
as propriedades de onda dos condensados de Bose-Einstein também são potencialmente úteis para os interferômetros atômicos, que podem ser usados para medir constantes físicas fundamentais.,
“nós temos usado as capacidades basais de CAL em órbita baixa da terra para demonstrar benefícios imediatos e fundamentais da microgravidade para experimentos atômicos ultracold… Estes experimentos formam o início de potencialmente anos de operações científicas, com capacidades adicionais do instrumento a ser empregado ao longo do tempo”, escrevem os pesquisadores em seu artigo.
“futuras atualizações modulares para o instrumento CAL estão disponíveis para estudos de missão estendidos, incluindo um módulo de ciência construído pela JPL com um interferômetro de onda atômica., Além disso, as cargas úteis para missões posteriores estão em fase de proposta e desenvolvimento, garantindo a presença e aplicação contínuas de átomos ultracold em órbita.”
a investigação foi publicada por natureza.
