NASA recria estado raro da matéria no espaço

Por Carlos Dias Ferreira | 09 de Agosto de 2018 às 15h17
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Ao resfriar uma nuvem de átomos de rubídio a uma temperatura apenas 10 milionésimos de grau acima do zero absoluto, a NASA conseguiu produzir a bordo da Estação Espacial Internacional o quinto e mais exótico estado da matéria. Trata-se do chamado Condensado de Bose-Einstein, um conglomerado de átomos virtualmente idênticos que permite aos cientistas observarem fenômenos quânticos em grande escala.

A experiência foi realizada por meio de um equipamento batizado pela agência de Cold Atom Lab (CAL), espécie de máquina quântica compacta projetada para funcionar no interior da ISS. Diferentemente de experimentos análogos conduzidos em superfície, ao trabalhar na gravidade reduzida da estação, o CAL não precisou lançar mão de recursos como lasers e imãs – necessários para manter a nuvem de átomos em suspensão na Terra, por conta da gravidade, a fim de permitir a observação.

O método pôde ainda garantir um período estendido para a análise, algo entre cinco e 10 segundos no total. Além disso, o resultado ainda foi uma das temperaturas mais baixas já recriadas em laboratório – ainda que o recorde absoluto ainda pertença ao MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts).

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“Tipicamente, os experimentos com o Condensado de Bose-Einstein envolvem equipamentos que enchem uma sala e necessitam de monitoramento constante por parte dos cientistas, enquanto que o CAL é do tamanho de uma geladeira pequena e pode ser operado remotamente da Terra”, explicou em nota o chefe do experimento no Jet Propulsion Laboratory, Robert Shotwell.

Cold Atom Lab (CAL): ao operar na gravidade baixa da Estação Espacial Internacional, a pequena "geladeira" da NASA permite observar o Condensado de Boson-Einstein por até 10 segundos. (Foto: reprodução/NASA).

Um único átomo gigantesco

O estado da matéria gerado a bordo da Estação Internacional Espacial foi originalmente proposto por Satyendra Nath Bose e Albert Einstein. Conforme modelo teórico dos cientistas, em temperaturas extremamente baixas, os limites entre os átomos tendem a desaparecer, tornando-os virtualmente idênticos e formando um todo indistinguível do ponto de vista físico.

Isso ocorre porque, em temperaturas muito reduzidas, os átomos têm seus movimentos praticamente interrompidos. Sem energia cinética que os diferencie uns dos outros - espécie de “identidade quântica” -, o que resta é um único átomo gigantesco. Ao chegar nesse ponto, a matéria é então identificada como pertencente a um mesmo estado quântico, semelhante ao que ocorre com partículas como os fótons (em que é impossível distinguir um do outro).

Dois corpos, um mesmo lugar no espaço

Nesse ponto, mesmo máximas como “dois corpos não podem ocupar o mesmo lugar no espaço” são postos em descrédito. Afinal, sem um nível energético diferencial – conforme proposto pelo chamado Princípio da Exclusão do físico Wolfgang Pauli -, nem sequer é possível dizer que há dois átomos ou duas estruturas subatômicas ocupando posições contíguas.

De acordo com os fundamentos da Física Quântica, o nível energético de uma partícula é também a sua identidade - de maneira que a redução proposta pelo modelo de Boson e Einstein tende a formar um todo indistinguível.

Embora o Condensado de Boson-Einstein tenha surgido como um desdobramento teórico da Física Quântica em 1925, a verificação do modelo em laboratório ocorreu apenas no início da década de 1990. Juntamente com líquidos, sólidos, gases e plasmas, o condensado forma os cinco estados da matéria conhecidos pela ciência.

Fonte: Live Science

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