Cientistas chineses resfriam átomos de rubídio a 9,7 picokelvins na estação espacial Tiangong

Cientistas chineses resfriaram uma nuvem de átomos de rubídio a 9,7 picokelvins a bordo da estação espacial Tiangong, mantendo-a estável para observação por sete segundos, de acordo com resultados publicados na revista Science.

O experimento foi realizado no rack de física de átomos ultrafrios a bordo da estação espacial da China. O projeto começou os estudos de viabilidade em 2011, e seu sistema de experimentos foi lançado com o módulo Mengtian em 2022. Foi organizado pelo Centro de Tecnologia e Engenharia para Utilização Espacial sob a Academia Chinesa de Ciências (CAS), enquanto foi concluído pela Universidade de Pequim e pelo Instituto de Óptica e Mecânica de Precisão de Xangai (SIOM) da CAS.

O experimento

O recorde anterior era de 38 picokelvins, estabelecido por uma equipe alemã em 2021. A equipe chinesa usou uma armadilha totalmente óptica para segurar a nuvem de átomos, depois reduziu a intensidade do laser para resfriá-la ainda mais por meio de evaporação e, finalmente, aplicou uma etapa de resfriamento profundo chamada difusão não adiabática.

Em comparação com a abordagem de armadilha magnética usada internacionalmente, o método chinês é menos sensível à interferência magnética, mais fácil de controlar com precisão no espaço e possui mais acessos ópticos disponíveis. Consequentemente, é compatível com uma gama mais ampla de experimentos de simulação quântica.

Para atingir tal objetivo, a equipe integrou um sistema experimental terrestre de cerca de 20 metros cúbicos e 10 toneladas em um rack de apenas 0,7 metros cúbicos e 0,5 tonelada, superando desafios-chave em sistemas de ultra-alto vácuo, lasers de fibra de alta potência, estabilização de frequência de laser de longo prazo e integração óptica de alta precisão.

Tempo de observação e aplicações

Experimentos terrestres podem observar átomos por apenas cerca de 0,05 segundos, a Estação Espacial Internacional por aproximadamente 1 segundo e a estação espacial da China agora por 7 segundos.

"Quanto mais tempo pudermos observar, mais provável é que encontremos fenômenos físicos novos e mais fracos", disse Xiong Wei, coautor principal do artigo.

Esta conquista pode ajudar os cientistas a estudar transições de fase, dinâmica fora do equilíbrio e correlações quânticas de muitos corpos em temperaturas extremamente baixas, e apoiar pesquisas sobre simulação do universo primordial e detecção de matéria escura ultraleve, disse Chen Weibiao, pesquisador do SIOM.

Lyu Congmin, designer-chefe do sistema de aplicações espaciais do programa espacial tripulado da China, disse: "Acolhemos cientistas de todo o mundo para realizar pesquisas experimentais com o rack de física de átomos ultrafrios na estação espacial chinesa para fazer novas contribuições à comunidade científica."

Por que isso importa

• O resultado foi publicado na revista Science.
• O recorde anterior era de 38 picokelvins, estabelecido por uma equipe alemã em 2021.
• A nuvem de átomos foi mantida estável por sete segundos a bordo da estação espacial Tiangong.
• A tecnologia pode suportar relógios atômicos de alta precisão, medição inercial por interferometria atômica e computação quântica.

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Fontes (em inglês)

• scmp.com: Chinese scientists chill atoms to record low on Tiangong space station | South China Morning Post
• bignewsnetwork.com: China sets world record for coldest temperature aboard space station

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