Estação espacial da China resfria átomos a 9,7 picokelvins, um recorde baixo

Cientistas a bordo da estação espacial Tiangong da China resfriaram uma nuvem de átomos de rubídio a 9,7 picokelvins, ou seja, 9,7 trilhonésimos de um kelvin acima do zero absoluto, de acordo com pesquisa publicada na revista Science. A temperatura é a temperatura equivalente mais baixa relatada para um gás de átomos.

O experimento

O experimento ocorreu no rack de física de átomos frios dentro do módulo laboratorial Mengtian da estação espacial da China. Os pesquisadores aprisionaram cerca de 2 milhões de átomos de rubídio em uma armadilha interna com 54 micrômetros de largura, com lasers elevados a 5 watts. Eles então reduziram a potência para 0,2 miliwatts, permitindo que átomos mais energéticos escapassem e resfriando os 2.000 átomos restantes a 3 nanokelvins. Os átomos foram então permitidos a expandir-se em uma armadilha mais larga com 124 micrômetros de largura, reduzindo ainda mais suas interações e resfriando-os a uma temperatura equivalente de 10 picokelvins, com velocidades inferiores a 200 micrômetros por segundo.

Os átomos formaram um condensado de Bose-Einstein, um estado quântico da matéria no qual os átomos assumem o mesmo estado quântico e atuam como uma única entidade. A nuvem foi observada se expandindo por sete segundos após a liberação da armadilha.

Resultados anteriores

Condensados de Bose-Einstein no espaço foram anteriormente produzidos na Estação Espacial Internacional a temperaturas efetivas tão baixas quanto 52 picokelvins. Um experimento na Terra, no qual átomos foram deixados cair por uma torre para induzir a microgravidade, atingiu 38 picokelvins. Experimentos em torres de queda são limitados pela duração da queda livre, o que não é um problema para experimentos em órbita da Terra.

Por que isso importa

A combinação de microgravidade e temperaturas ultracriogênicas permite que os átomos sejam mantidos com confinamento muito mais fraco, permitindo temperaturas mais baixas e tempos de observação mais longos. Experimentos em solo podem observar átomos por cerca de 0,05 segundos, a Estação Espacial Internacional por aproximadamente um segundo e a estação espacial da China agora por sete segundos. Os pesquisadores afirmam que tempos de observação mais longos podem melhorar a precisão dos interferômetros atômicos e apoiar experimentos que testam se a gravidade puxa todos os tipos de átomos com a mesma força.

Fontes (em inglês)

• sciencenews.org: Record-low temperature created on China’s space station
• science.org: China space experiment creates coldest temperature ever | Science | AAAS
• news.cgtn.com: China's space station creates coldest known artificial matter
• chinadaily.com.cn: China sets world record for coldest temperature aboard space station - Chinadaily.com.cn
• globaltimes.cn: China creates the coldest man-made matter ever aboard the China Space Station - Global Times
• martincid.com: China’s space station chilled atoms to 9.7 picokelvin, the coldest on record – Martin Cid Magazine

Tradução feita com IA do artigo original em inglês, revisada automaticamente para dizer o mesmo que o original. As fontes foram verificadas em inglês.