Um grupo de pesquisadores da Universidade Rice, nos Estados Unidos, e da Universidade de Kyoto, no Japão, conseguiu alcançar, dentro do laboratório, a menor temperatura já registrada no Universo: – 273ºC. É o mais próximo do zero absoluto (-273,15ºC) que os cientistas já chegaram, ou seja, da temperatura na qual os átomos e partículas se encontrariam perfeitamente parados, sem energia.
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Para se ter uma dimensão do valor alcançado pelos pesquisadores, a menor temperatura já registrada na Terra, de forma natural, foi de – 89,2ºC, tendo sido observada na Antártida. Já fora do planeta, em lugares da Lua, já foram verificadas medições abaixo de – 200ºC.
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Um dos principais autores do trabalho é o especialista em física atômica Eduardo Ibarra García-Padilla, que completou há pouco tempo seu doutorado na Universidade de Rice e, agora, faz o pós-doutorado na Universidade da Califórnia.
Como o experimento foi realizado
Os cientistas conseguiram chegar a esse valor mediante a utilização de técnicas de resfriamento evaporativo e de raios laser que resfriaram isótopos de itérbio, chamados 173Yb (possuem o mesmo número de prótons do elemento químico itérbio, mas diferem no número de massa). Com informações da BBC.
O resfriamento foi realizado até que os átomos do isótopo alcançassem uma temperatura de apenas um bilionésimo de grau acima de – 273,15ºC, o zero absoluto na escala Kelvin. Na teoria, nessa temperatura, o movimento dos átomos e partículas cessa por completo.
A técnica de resfriamento evaporativo pode ser dividida em duas etapas. Na primeira, os pesquisadores utilizaram uma armadilha de luz para “prender” os átomos. Em seguida, os mais quentes são removidos, o que gera a diminuição da temperatura geral do sistema.
As armadilhas de luz fazem parte de uma técnica de alta tecnologia. Antes de chegar nela, os pesquisadores realizaram primeiramente a sublimação (conversão direta do estado sólido para o gasoso, sem passar pelo líquido) dos átomos do 173Yb mediante o uso de um laser de alta potência em um bloco sólido desse isótopo. Com isso, uma pequena quantidade de gás evaporou. Após a obtenção dessa substância gasosa, ela foi mantida em câmara onde foi criado um vácuo extremo e os átomos ficaram presos por armadilhas ópticas.
Na última etapa, as moléculas gasosas foram atingidas por feixes de laser, que vieram de diversas direções. No momento que os fótons do laser interagiam com os átomos do gás, que estavam se movendo, ocorreu uma desaceleração, diminuindo a velocidade média do sistema, o que gerou a redução da temperatura.
Todo esse experimento foi realizado em um laboratório da Universidade de Kyoto e foi liderado pelos cientistas Yoshiro Takahashi e Shintaro Taie.
Importância da pesquisa sobre temperatura
Esse experimento não se trata apenas de um grande feito de laboratório. Segundo os autores do estudo, o resultado alcançado possibilitará conhecer estados da matéria que só são acessíveis a temperaturas extremamente baixas e também permitirá o desenvolvimento de novos materiais com propriedades inimagináveis.
“Conforme alcançamos temperaturas mais baixas, novos estados exóticos da matéria devem aparecer. E esses podem ter propriedades magnéticas ou de transporte completamente diferentes das de outros materiais” explicou Ibarra.
Para o especialista em física atômica, conseguir chegar a essas temperaturas e a esses estados da matéria ajudará na compreensão de fenômenos da física como a supercondutividade de óxidos de cobre, que podem ter importantes aplicações tecnológicas.
O zero absoluto
Até hoje, nenhum pesquisador conseguiu alcançar o zero absoluto, sendo, portanto, um valor do campo teórico. Apesar disso, já foram realizados estudos que preveem o comportamento dos átomos, moléculas e partículas ao chegarem a essa temperatura.
É de interesse científico o estudo do zero absoluto porque se acredita que a uma temperatura tão baixa quanto essa ou próxima dela as substâncias apresentariam comportamentos estranhos com relação a determinadas propriedades como a supercondutividade e a superfluidez.
A supercondutividade ocorre quando uma substância é capaz de transmitir eletricidade sem opor resistência alguma. Já a superfluidez consiste na perda total da viscosidade de uma substância.
