A missão Cold Atom Laboratory (CAL) da NASA conseguiu produzir um estado de matéria chamado condensado de Bose-Einstein, uma conquista fundamental para o instrumento estrear na Estação Espacial Internacional no final de 2016.
Um condensado de Bose-Einstein (BEC) é um conjunto de átomos em um gás diluído levado a temperaturas extremamente baixas, no qual todos ocupam o mesmo estado quântico, no qual todos os átomos têm os mesmos níveis de energia. A uma temperatura crítica, os átomos começam a se aglutinar, sobrepondo-se e tornando-se sincronizados como dançarinos em um coro. O condensado resultante é um novo estado da matéria que se comporta como uma onda gigante — pelos padrões atômicos.
A bancada de testes do CAL é o lugar mais frio do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, a 200 nanokelvins [200 bilionésimos de 1 Kelvin].
Embora esses gases quânticos tehma sido criado anteriormente em outros locais da Terra, o Cold Atom Laboratory irá explorar os condensados de uma forma inteiramente nova: O ambiente de microgravidade da estação espacial. Isso permitirá pesquisas pioneiras a temperaturas mais baixas do que qualquer outra encontrada na Terra.
O CAL será uma instalação para o estudo de gases quânticos ultra frios na estação espacial. No ambiente de microgravidade da estação, tempos de interação e temperaturas da ordem de um picokelvin (um trilionésimo de um Kelvin, ou 293 trilhões de vezes abaixo da temperatura ambiente) deverão ser obtidos. That's colder than anything known in nature, and the experiments with CAL could potentially create the coldest matter ever observed in the universe. Essas temperaturas poineiras despertam o potencial de observar novos fenômenos quânticos e testar algumas das mais fundamentais leis da física.
Observada pela primeira vez em 1995, a condensação de Bose-Einstein é um dos mais importantes tópicos da física desde então. Os condensados são diferentes dos gases normais; eles representam um diferente estado de matéria que começa a se formar ntipicamente abaixo de um milionésimo de grau acima do zero absoluto, a temperatura na qual os átomos têm o mínimo de energia, e quase nenum movimento. Os conceitos familiares de "sólido," "líquido" e "gás" não mais se aplicam a essas temperaturas tão baixas; em vez disso, os átoms fazem coisas estranhas governados pela mecânica quântica, como comportar-se com ondas e partículas ao mesmo tempo.
Os pesquisadores do Cold Atom Laboratory usaram lasers para resfriar opticamente átomos de rubídio a temperaturas quase um milhão de vezes mais baixas do que as das profundezas do espaço. Os átomos estavam então magneticamente aprisionados, e usaram-se ondas de rádio para resfriá-los 100 vezes mais. A radiação de radiofrequência atua como uma faca, separando os átomos mais quentes do aprisionamento, de forma que só os mais frios lá permaneçam.
A pesquisa está em um ponto em que esse processo pode criar com confiabilidade um condensado de Bose-Einstein em segudos.
Embora até agora os pesquiadores do Cold Atom Laboratory tenham criado condensados de Bose-Einstein com átomos de rubídio, eles acabarão acrescentando os de potássio. O comportamento de dois condensados se misturando será algo fascinante para os físicos observarem, especialmente no espaço.
Em vez de um moderníssimo telescópio perscrutando o cosmos, o CAL olhará para dentro, explorando a física na escala atômica.
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