273,15 ℃ negativos. A temperatura mais baixa do Universo foi alcançada em laboratório

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W. Oelen / Wikipedia

Cientistas arrefeceram Itérbio (70 Yb) a -273,15 ℃

Uma experiência realizada por investigadores da Universidade Rice, nos EUA, e da Universidade de Kyoto, no Japão, alcançou em laboratório a menor temperatura alguma vez registada no Universo: – 273ºC.

Qual é a temperatura mais baixa que pode imaginar? O valor mais insignificante registado na Terreno foi de -89,2 ℃, na Antártida. Em alguns pontos da Lua, a temperatura chega a -200 ℃.

Agora, uma equipa internacional de cientistas conseguiu maltratar todos os recordes, e alcançou a mais baixa temperatura alguma vez medida no universo.

Investigadores da Universidade Rice, nos Estados Unidos, e da Universidade de Kyoto, no Japão, obtiveram em laboratório uma temperatura 3 milénio milhões de vezes mais baixa do que a mais baixa até agora medida no espaço interestelar.

A equipa chegou a uma temperatura que ficou a um unicamente um milésimo de milésimo de um intensidade de atingir o zero integral na graduação Kelvin, ou -273,15 ℃.

“A não ser que alguma cultura extra-terrestre esteja neste momento a fazer experiências parecidas com esta, a que estamos a realizar em Kyoto está a obter as partículas mais frias de todo o Universo, diz Kaden Hazzard, investigador da Universidade Rice e responsável correspondente do estudo publicado na Nature Physics.

Os cientistas usaram lasers para resfriar átomos de itérbio, o elemento químico número 70 da Tábua Periódica dos elementos.

A experiência não é unicamente uma grande conquista, realizada numa carteira de laboratório, mas abre também as portas para o desenvolvimento de novos materiais com propriedades inimagináveis, diz Francisco José Torcal-Milla, professor do Departamento de Física Aplicada da Universidade de Zaragoza, em Espanha.

Em temperaturas próximas ao zero integral, o hélio, por exemplo, “torna-se superfluido, estado caracterizado pela totalidade carência de viscosidade. Isso significa que pode galgar paredes ou qualquer tipo de material, poroso ou não, e subir pelas laterais dos recipientes que o contêm”, explicou o investigador.

Um dos autores da experiência e do estudo que o descreve é ​​o físico atómico mexicano Eduardo Ibarra García Padilla, estudante de pós-doutoramento na Universidade da California em Davis, nos EUA, que explica que há estados da material que só são acessíveis a temperaturas muito baixas.

Obter essas temperaturas e esses estados permitir-nos-á entender melhor problemas da Física, uma vez que a “supercondutividade em óxidos de cobre, que terão importantes aplicações tecnológicas”, explica García Padilla.

Para conduzir a experiência, os investigadores reduziram a temperatura de átomos de itérbio a níveis extremos usando “técnicas de esfriamento evaporativo e com lasers”, explicou Ibarra.

“O esfriamento evaporativo é uma vez que tomar uma sopa muito quente. O que fazemos é soprar a sopa — removendo as partículas mais quentes”, compara o investigador.

“As nossas experiências fizeram um pouco parecido: na primeira experiência, usámos uma embuste de luz onde os átomos são presos; na segunda, removemos os átomos mais quentes para resfriar o sistema.”

Torcal-Milla explica que o procedimento é realizado com a mais subida tecnologia. “Tudo começa com uma sublimação (conversão direta do estado sólido para o gasoso, sem passar pelo líquido) dos átomos de itérbio. Esse procedimento geralmente é realizado por um laser de subida potência num conjunto sólido desse elemento, fazendo com que uma pequena quantidade do gás evapore.”

“Uma vez obtido o gás diluído, ele é mantido numa câmara onde foi criado um vácuo extremo e os átomos ficam presos por armadilhas ópticas, que são uma vez que uma espécie de ‘laço’ feito de luz“.

“Em seguida, essas moléculas gasosas são atingidas por feixes de laser que vêm de várias direções. Quando os fotões do laser interagem com os átomos de gás, que estão a movimentar-se, ocorre uma desaceleração, o que diminui a velocidade média e, consequentemente, a sua temperatura.”

Jeff Fitlow / Rice University

O físico mexicano Eduardo Ibarra García Padilla (à esquerda) com os colegas da Universidade Rice, Kaden Hazzard (ao núcleo) e Hao-Tian Wei

Em temperaturas tão baixas uma vez que as alcançadas nestas experiências, a material comporta-se de formas extraordinárias.

Ibarra considera que, à medida que atingimos temperaturas cada vez mais baixas, irão surgir diferentes fases exóticas da material —  que podem ter propriedades magnéticas ou de transporte completamente diferentes das observadas até agora em outros materiais.

No caso de uma futura supercondutividade de óxidos de cobre, por exemplo, seria provável utilizar essas propriedades para conseguir levitar objetos e infligir no movimento de comboios magnéticos — os maglevs.

Para Torcal-Milla, “qualquer experiência que nos permita aumentar o nosso conhecimento é importante, independentemente de quão pequena seja a invenção”.

Se pudéssemos expor aos nossos avós que, com um pequeno dispositivo que cabe no nosso bolso podemos aquiescer a qualquer informação, falar uns com os outros e até vermos instantaneamente uma pessoa do outro lado do mundo, seríamos tratados uma vez que loucos ou charlatães“, defende.

“Algumas descobertas podem demorar qualquer tempo a ter uma emprego prática, mas não há incerteza de que vão revelar-nos coisas novas, que nem podemos prever ainda”, acrescenta.

“Talvez estes estudos possam terebrar portas a uma novidade Física, capaz de nos levar à derradeira Teoria Unificada — ou logo, revelar propriedades microscópicas da material que ainda são hoje desconhecidas”, conclui.

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