Estação espacial chinesa abriga a matéria mais fria já criada
Em um laboratório que orbita a cerca de 400 quilômetros acima da Terra, uma pequena nuvem de átomos de rubídio foi resfriada a 9,7 picokelvin. Isso é cerca de 14 ordens de grandeza mais frio que a temperatura ambiente, e mais frio do que qualquer outro material artificial já registrado. O resultado, obtido a bordo da estação espacial chinesa, chamou atenção muito além das revistas de física — em parte porque o número é difícil de imaginar, e em parte porque o experimento só poderia ter acontecido em órbita.
Para entender a escala: um picokelvin é um trilionésimo de kelvin. A 9,7 picokelvin, os átomos mal se movem. No experimento, uma nuvem de átomos de rubídio levou sete segundos para se deslocar cerca de 500 micrômetros — aproximadamente a largura de um fio de cabelo humano —, um ritmo que parece câmera lenta, mas é simplesmente o estado real da nuvem atômica perto do zero absoluto.
Por que ir ao espaço para fazer isso? Na Terra, a gravidade puxa qualquer nuvem de átomos aprisionada, então os pesquisadores precisam desligar suas armadilhas magnéticas ou ópticas e deixar os átomos caírem enquanto os observam. Isso lhes dá uma fração de segundo antes que a nuvem saia de vista. Em microgravidade, a nuvem flutua. A equipe chinesa pôde observá-la por segundos em vez de milissegundos, e é por isso que a medição do deslocamento é possível.
Átomos frios não são apenas uma curiosidade. A temperaturas próximas do zero absoluto, os efeitos quânticos se tornam visíveis em escala macroscópica: os átomos se comportam como ondas, e padrões de interferência podem ser medidos com precisão extraordinária. Esses sistemas sustentam alguns dos relógios atômicos mais precisos do mundo, sensores sensíveis à gravidade e a campos magnéticos, e plataformas para testar a física fundamental. Uma janela de observação mais longa no espaço poderia tornar essas medições mais nítidas.
O experimento faz parte de um esforço mais amplo na pesquisa com átomos frios. Laboratórios na Europa e nos Estados Unidos produziram gases ultrafrios em terra e em foguetes de sondagem, e o Cold Atom Lab da Estação Espacial Internacional funciona desde 2018. O resultado chinês, anunciado como a matéria artificial mais fria conhecida, acrescenta uma nova referência a esse esforço internacional. Pesquisadores do projeto disseram que o objetivo não é um recorde por si só, mas uma plataforma estável para experimentos repetidos.
Para o leitor comum, o benefício prático não é imediato. É improvável que os átomos ultrafrios apareçam em dispositivos de consumo tão cedo. Mas as tecnologias que eles viabilizam — melhores relógios para navegação, instrumentos mais sensíveis para mapear estruturas subterrâneas e testes de como a matéria se comporta no limite quântico — costumam chegar discretamente, embutidas em sistemas que já dependem de cronometragem e sensoriamento precisos.
A equipe por trás do trabalho descreveu os próximos passos como melhorar a estabilidade da nuvem fria e ampliar o tempo de observação, o que permitiria medições mais sensíveis. À medida que os experimentos quânticos baseados no espaço amadurecem, a pergunta está mudando de se tais temperaturas extremas podem ser alcançadas para o que se pode fazer com elas quando forem rotineiras.