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Cientistas alemães atingiram temperaturas recordes usando uma torre de queda livre, tornando Bremen o lugar mais frio do universo por 2 segundos em experimento histórico.
Em agosto de 2018, a cidade de Bremen, no norte da Alemanha, se tornou o lugar mais frio do universo — ao menos por dois segundos. A façanha ocorreu na torre de queda livre do Centro de Tecnologia Espacial Aplicada e Microgravidade (ZARM), que tem 146 metros de altura e domina o horizonte do parque tecnológico local.
Dentro de uma cápsula em queda livre, cientistas resfriaram um condensado de Bose-Einstein (BEK) a incríveis 38 picokelvin (38 trilionésimos de bilionésimos de Kelvin) acima do zero absoluto, quebrando recordes conhecidos de baixa temperatura e superando o ambiente gelado da Nebulosa do Bumerangue, localizada a 5.000 anos-luz da Terra, que registra -272,15 °C.
O que é o condensado de Bose-Einstein e por que é importante
O BEK é conhecido como o quinto estado da matéria (além de sólido, líquido, gasoso e plasma) e ocorre quando átomos são resfriados a temperaturas extremamente baixas, fazendo com que suas partículas se comportem como uma única entidade quântica, com características únicas.
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O resfriamento extremo reduz a velocidade das partículas, permitindo medições de alta precisão e novos avanços em física quântica e tecnologias de medição.
Como a torre de queda livre permitiu o recorde de frio
A torre de queda livre de Bremen foi projetada para simular condições de microgravidade por curtos períodos. Ao criar um vácuo dentro do tubo e utilizar uma catapulta para lançar a cápsula de pesquisa, os pesquisadores prolongaram o estado de queda livre de 4,75 para 9,5 segundos, criando condições ideais para experimentos que exigem ausência quase total de peso.
Durante a queda, os átomos no condensado foram resfriados a temperaturas próximas ao zero absoluto, mantendo o estado por dois segundos, tempo suficiente para observações que não seriam possíveis em laboratório sob gravidade terrestre, onde o BEK se sustenta por apenas 22 milissegundos antes de se dissipar.
A colaboração científica por trás do experimento
O experimento foi conduzido pelo ZARM como parte do projeto QUANTUS, em parceria com o Centro Aeroespacial Alemão e pesquisadores da Universidade Leibniz de Hannover, Universidade Humboldt de Berlim e Universidade Johannes Gutenberg de Mainz.
O objetivo era estudar a propagação de nuvens atômicas ultrafrias sob microgravidade, avançando no desenvolvimento de tecnologias de navegação e sensores de medição ultraprecisos.
Potencial para aplicações futuras
A criação e o controle de BEK em condições de microgravidade podem viabilizar sistemas de navegação extremamente precisos, interferômetros atômicos e instrumentos de medição sensíveis à gravidade, essenciais em explorações espaciais e estudos fundamentais de física.
A tecnologia utilizada na torre de queda livre também pode ser adaptada para experimentos a bordo de satélites ou da Estação Espacial Internacional (ISS). Em experiências preliminares na ISS, outro tipo de BEK foi observado por um segundo.
Os pesquisadores de Bremen acreditam que os métodos utilizados poderiam expandir os 2 segundos de microgravidade da torre para até 17 segundos em órbita, potencializando os estudos em ambientes de gravidade zero.
O recorde e o futuro da pesquisa em temperaturas extremas
O feito de Bremen ilustra como a Alemanha e suas instalações avançadas, como a torre de queda livre, continuam na vanguarda da pesquisa em física de partículas e tecnologias aplicadas ao espaço. Criar o lugar mais frio do universo por 2 segundos representa não apenas um marco em temperatura, mas também o avanço do conhecimento sobre estados quânticos da matéria.
A medição dessas temperaturas ultrabaixas só é possível com sensores capazes de monitorar o movimento dos próprios átomos, já que temperatura nada mais é do que a vibração das partículas em um material.
Em níveis tão extremos de frio, as partículas praticamente cessam seus movimentos, permitindo que os cientistas estudem propriedades quânticas em um regime até então inexplorado.
Um exemplo de como a ciência transforma desafios em avanços
A gravidade terrestre não pode ser desligada, mas pode ser “contornada” por períodos curtos por meio da queda livre, transformando locais como Bremen em verdadeiros laboratórios de ponta.
Com esses experimentos, a Alemanha reafirma sua posição no desenvolvimento de tecnologias científicas, ampliando o conhecimento sobre os limites do frio e suas aplicações para o futuro da exploração espacial e da física de partículas.
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