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Uma equipe internacional de pesquisadores atingiu em laborat\u00f3rio uma temperatura 3 bilh\u00f5es de vezes mais fria do que j\u00e1 foi medido no espa\u00e7o interestelar. Mas como eles fizeram isso e quais as implica\u00e7\u00f5es do experimento para o futuro? Ilustra\u00e7\u00e3o conceitual das complexas correla\u00e7\u00f5es magn\u00e9ticas observadas por cientistas no experimento inovador. As diferentes cores representam os seis poss\u00edveis estados internos dos \u00e1tomos de it\u00e9rbio
\nElla Maru Studio\/Cortesia E. Ibarra\/Rice Univ.\/via BBC
\nQual \u00e9 a temperatura mais baixa que voc\u00ea pode imaginar? O menor n\u00famero registrado na Terra foi de -89,2 \u2103, na Ant\u00e1rtida. Em alguns lugares da Lua, essa medida chega a -200 \u2103.
\nMas uma equipe internacional de cientistas chegou a uma taxa bem menor e alcan\u00e7ou a mais baixa temperatura j\u00e1 medida no universo.
\n Pesquisadores da Universidade Rice, nos Estados Unidos, e da Universidade de Kyoto, no Jap\u00e3o, obtiveram em laborat\u00f3rio uma temperatura 3 bilh\u00f5es de vezes mais fria do que j\u00e1 foi medido no espa\u00e7o interestelar.
\nO grupo chegou a uma temperatura que ficou a um bilion\u00e9simo de um grau de atingir o zero absoluto na escala Kelvin, ou -273,15 \u2103.
\nOs cientistas usaram lasers para resfriar \u00e1tomos de um elemento qu\u00edmico conhecido como it\u00e9rbio.
\nO experimento n\u00e3o \u00e9 apenas uma grande conquista feita na bancada do laborat\u00f3rio. Ela tamb\u00e9m “abre as portas para o desenvolvimento de novos materiais com propriedades inimagin\u00e1veis”, afirma Francisco Jos\u00e9 Torcal-Milla, professor do Departamento de F\u00edsica Aplicada da Universidade de Zaragoza, na Espanha.
\nEm temperaturas pr\u00f3ximas ao zero absoluto, o h\u00e9lio, por exemplo, “torna-se superfluido, estado caracterizado pela total aus\u00eancia de viscosidade. Isso significa que esse elemento pode atravessar paredes ou qualquer tipo de material, poroso ou n\u00e3o, e subir pelas laterais dos recipientes que o cont\u00eam”, explicou o pesquisador.
\nUm dos autores do experimento e do estudo que o descreve \u00e9 \u200b\u200bo f\u00edsico at\u00f4mico mexicano Eduardo Ibarra Garc\u00eda Padilla que, ap\u00f3s concluir seu doutorado na Universidade Rice, \u00e9 agora pesquisador de p\u00f3s-doutorado na Universidade da California em Davis, tamb\u00e9m nos EUA.
\nIbarra conta que existem estados da mat\u00e9ria que s\u00f3 s\u00e3o acess\u00edveis nas temperaturas mais baixas.
\nE alcan\u00e7ar essas temperaturas e esses estados nos permitir\u00e1 entender melhor problemas da F\u00edsica como a “supercondutividade em \u00f3xidos de cobre, que ter\u00e3o importantes aplica\u00e7\u00f5es tecnol\u00f3gicas”.
\nO f\u00edsico mexicano Eduardo Ibarra Garc\u00eda Padilla (\u00e0 esquerda) com os colegas da Universidade Rice, Kaden Hazzard (centro) e Hao-Tian Wei
\nJeff Fitlow\/Rice University\/via BBC
\nComo foi realizado o experimento?
\nPesquisadores dos Estados Unidos e do Jap\u00e3o reduziram a temperatura de \u00e1tomos de it\u00e9rbio para n\u00edveis extremos. Esse \u00e9 um dos elementos qu\u00edmicos encontrados na tabela peri\u00f3dica.
\nPara isso, eles usaram “t\u00e9cnicas de resfriamento evaporativo e com laser”, explicou Ibarra.
\n“O resfriamento evaporativo \u00e9 como quando voc\u00ea toma uma sopa muito quente. O que voc\u00ea faz \u00e9 soprar a sopa. Com isso, se remove as part\u00edculas mais quentes”, compara.
\n“Os experimentos fizeram algo parecido: no primeiro, utilizamos uma armadilha de luz onde os \u00e1tomos s\u00e3o presos; no segundo, removemos os \u00e1tomos mais quentes para resfriar o sistema.”
\nMas o que s\u00e3o essas armadilhas de luz?
\nTorcal-Milla diz que o procedimento \u00e9 realizado com a mais alta tecnologia.
\n“Tudo come\u00e7a com a sublima\u00e7\u00e3o (convers\u00e3o direta do estado s\u00f3lido para o gasoso, sem passar pelo l\u00edquido) dos \u00e1tomos de it\u00e9rbio. Esse procedimento geralmente \u00e9 realizado por um laser de alta pot\u00eancia em um bloco s\u00f3lido desse elemento, fazendo com que uma pequena quantidade do g\u00e1s evapore.”
\n“Uma vez obtido o g\u00e1s dilu\u00eddo, ele \u00e9 mantido em uma c\u00e2mara onde foi criado um v\u00e1cuo extremo e os \u00e1tomos ficam presos por armadilhas \u00f3pticas, que s\u00e3o como uma esp\u00e9cie de ‘la\u00e7o’ feito de luz.”
\n“Em seguida, essas mol\u00e9culas gasosas s\u00e3o atingidas por feixes de laser que v\u00eam de v\u00e1rias dire\u00e7\u00f5es. Quando os f\u00f3tons do laser interagem com os \u00e1tomos de g\u00e1s, que est\u00e3o se mexendo, ocorre uma desacelera\u00e7\u00e3o, o que diminui a velocidade m\u00e9dia e, consequentemente, a temperatura deles.”
\nOnde o experimento foi realizado
\nO laborat\u00f3rio onde a temperatura recorde foi atingida est\u00e1 localizado na Universidade de Kyoto. O trabalho foi liderado pelos cientistas Yoshiro Takahashi e Shintaro Taie.
\n“Fornecemos a parte te\u00f3rica e num\u00e9rica do estudo, que nos permite medir as temperaturas em que os experimentos foram realizados”, conta Ibarra.
\nUm dos locais mais conhecidos pelos testes de baixa temperatura \u00e9 o Laborat\u00f3rio de \u00c1tomos Frios (CAL, na sigla em ingl\u00eas), localizado na Esta\u00e7\u00e3o Espacial Internacional.
\nO CAL tem a vantagem de funcionar na gravidade zero, embora Ibarra aponte que isso n\u00e3o era necess\u00e1rio para os estudos realizados desta vez.
\nJ\u00e1 Torcal-Milla acredita que seria interessante realizar esses experimentos a bordo da Esta\u00e7\u00e3o Espacial Internacional, porque, “apesar de a intera\u00e7\u00e3o gravitacional sofrida pelos \u00e1tomos individuais em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 Terra ser pequena, ela se torna mais importante quanto menor forem as intera\u00e7\u00f5es com o resto do planeta”.
\nO Laborat\u00f3rio de \u00c1tomos Frios da Esta\u00e7\u00e3o Espacial Internacional tem a vantagem da aus\u00eancia de gravidade
\nNasa\/via BBC
\nComo o comportamento da mat\u00e9ria se modifica?
\nIbarra explicou que, na natureza, “existem dois tipos de part\u00edculas \u2014 b\u00f3sons (como f\u00f3tons em um laser) e f\u00e9rmions (como el\u00e9trons em um s\u00f3lido) \u2014 que apresentam comportamentos diferentes em temperaturas muito baixas”.
\nNo mais recente experimento, os cientistas usaram um is\u00f3topo de it\u00e9rbio chamado 173Yb, que \u00e9 um f\u00e9rmion.
\nEm temperaturas t\u00e3o baixas quanto as alcan\u00e7adas, a mat\u00e9ria se comporta de maneira extraordin\u00e1ria.
\nTorcal-Milla explica que, no caso dos b\u00f3sons, todos eles caem para um estado de energia m\u00ednimo no qual se tornam indistingu\u00edveis. O fen\u00f4meno \u00e9 conhecido como Condensado de Bose-Einstein.
\nJ\u00e1 os f\u00e9rmions (part\u00edculas fundamentais que comp\u00f5em a mat\u00e9ria) tornam-se o que se conhece como g\u00e1s ou l\u00edquido de Fermi, capaz de subir paredes ou at\u00e9 mesmo atravess\u00e1-las.
\nOs exemplos mais conhecidos de comportamento estranho em baixas temperaturas s\u00e3o a supercondutividade e a superfluidez.
\nA supercondutividade ocorre quando uma subst\u00e2ncia \u00e9 capaz de transmitir eletricidade sem resist\u00eancia.
\nA superfluidez consiste na perda total de viscosidade de uma subst\u00e2ncia. Esse estado da mat\u00e9ria pode ser alcan\u00e7ado por um l\u00edquido de Fermi a temperaturas muito baixas, pr\u00f3ximas do zero absoluto.
\nNessas temperaturas extremas, quase tudo congela, exceto alguns is\u00f3topos de h\u00e9lio, que se tornam superfluidos. Nesse estado, eles podem subir pelas paredes do recipiente que o cont\u00e9m.
\nMateriais supercondutores podem ser usados \u200b\u200bna levita\u00e7\u00e3o de trens, por exemplo
\nGetty Images\/via BBC
\nQue implica\u00e7\u00f5es futuras pode ter esse tipo de experimento?
\nPesquisadores dos Estados Unidos e do Jap\u00e3o reduziram a temperatura de \u00e1tomos de it\u00e9rbio para n\u00edveis extremos. Esse \u00e9 um dos elementos qu\u00edmicos encontrados na tabela peri\u00f3dica.
\nE elas podem ter propriedades magn\u00e9ticas ou de transporte completamente diferentes do que foi observado com outros materiais at\u00e9 agora.
\nNo caso de uma futura supercondutividade de \u00f3xidos de cobre, por exemplo, seria poss\u00edvel utilizar esse atributo para a levita\u00e7\u00e3o e a movimenta\u00e7\u00e3o de trens.
\nPara Torcal-Milla, “todo experimento que avan\u00e7a o conhecimento \u00e9 importante, independentemente de qu\u00e3o pequena seja a descoberta”.
\n“Se pud\u00e9ssemos dizer aos nossos av\u00f3s que, com um pequeno dispositivo no bolso, podemos acessar qualquer informa\u00e7\u00e3o e tamb\u00e9m falarmos e at\u00e9 vermos instantaneamente uma pessoa do outro lado do mundo, ser\u00edamos tratados como loucos ou charlat\u00e3es”, defende.
\n“Algumas descobertas devem demorar para ganhar uma aplica\u00e7\u00e3o pr\u00e1tica, mas n\u00e3o h\u00e1 d\u00favida de que elas nos revelar\u00e3o novas coisas, que nem podemos prever ainda”, acrescenta.
\n“Quem sabe se o estudo desses sistemas poder\u00e1 indicar uma nova F\u00edsica capaz de nos guiar \u00e0 teoria definitiva que unifica todas as for\u00e7as fundamentais, ou de revelar as propriedades microsc\u00f3picas da mat\u00e9ria, que ainda s\u00e3o desconhecidas”, conclui.
\nEste texto foi publicado originalmente em https:\/\/www.bbc.com\/portuguese\/curiosidades-63270027<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"