Às vezes é fácil ignorar que a Estação Espacial Internacional (ISS) é um laboratório gigante onde os cientistas estudam tudo, desde biologia até física – mas no espaço. Este recurso extraordinário torna possível pesquisas extraordinárias – como a criação do quinto estado da matéria no espaço.
nos últimos tempos declaraçãoNASA anunciou o lançamento da quarta atualização Laboratório Átomo FrioUma instalação “única” para explorar a teoria e aplicações quânticas. O laboratório é do tamanho de um minigeladeira e opera em temperaturas abaixo de -459 graus Fahrenheit (-273 graus Celsius). Com o fator adicional de microgravidade, as condições de laboratório são ideais para investigar um objeto quântico chamado condensado de Bose-Einstein – um “quinto” estado da matéria além de sólidos, líquidos, gases e plasmas.
“No século passado, houve uma revolução quântica que levou a lasers, celulares e ressonâncias magnéticas para imagens médicas”, disse Ethan Elliott, vice-cientista do projeto no Cold Atom Lab do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA, no comunicado.
Prêmios Nobel de física
Em 1924, Albert Einstein previu que em temperaturas próximas do zero absoluto, os átomos individuais se combinariam em uma única entidade quântica descrita por uma função de onda. Einstein baseou-se na formulação quântica do físico indiano Satyendra Nath Bose. Assim, o conceito passa a ser conhecido como Condensado de Bose-Einstein.
No entanto, estes estados revelaram-se difíceis de criar e manter, e foi apenas em 1995 que os investigadores conseguiram realizar o primeiro condensado de Bose-Einstein. (Estes físicos receberam o Prémio Nobel de Física de 2001 por esta conquista.) Quando os condensados se tornaram uma realidade, os cientistas também perceberam que os sistemas rarefeitos estão relacionados com dois fenómenos críticos de baixa temperatura: superfluidez (movimento do fluido com fricção zero) e movimento supercondutor (movimento do fluido com fricção zero).
Frio e flutuante
O objetivo do Cold Atom Lab é compreender melhor essas propriedades, já que materiais superfluidos e supercondutores serão fundamentais para a criação da próxima geração de tecnologia quântica. O laboratório usa o quão baixa a microgravidade da órbita terrestre amplifica a função de onda criada pelo condensado. De acordo com a NASA, estas condições permitem aos investigadores estudar ondas quânticas maiores durante períodos de tempo mais longos do que em laboratórios terrestres.
“A matéria ultrafria pode comportar-se de maneiras que não são apenas inesperadas, mas que permitem medições muito precisas de tempo, gravidade e movimento”, disse Jason Williams, cientista do JPL associado ao Cold Atom Lab. “O laboratório tem muitas ferramentas – especialmente com esta última atualização – que nos permitem investigar a natureza do universo.”
Cada teste opera em uma coleção de instrumentos chamados módulos científicos. Primeiro, os pesquisadores aquecem uma tira de rubídio ou potássio metálico a 740 graus Fahrenheit (400 graus Celsius), enchendo uma câmara de vácuo com gás. Os lasers então acendem o gás, extraindo energia dele e resfriando os átomos do gás. Finalmente, uma armadilha magnética mantém o gás no lugar, após o que os investigadores aplicam os retoques finais para baixar ainda mais a temperatura, “aproximando-o da estagnação e maximizando o seu tempo na microgravidade”, explicou a NASA.
“Esta é a coisa mais próxima que temos de controlar as fronteiras do mundo quântico”, disse Kamal Odhiriri, gerente de projeto do Cold Atom Lab. “Esta nova atualização amplia ainda mais esse limite.”
