Refrigerador Atômico na ISS Pode Revolucionar Nosso Conhecimento Sobre Quântica, Relatividade e Partículas

Space Today
17 maio 2018

Em 2018, um novo refrigerador atômico será lançado para a estação espacial. É o chamado Laboratório de Átomo Frio (CAL) e pode refrigerar a matéria para um décimo de bilionésimo de grau acima do zero absoluto, logo acima do ponto em que toda a atividade térmica dos átomos, teoricamente, para.

“A esta temperatura, os átomos perdem sua energia e começam a se mover muito lentamente”, explica Rob Thompson, cientista do projeto CAL no Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA. “À temperatura ambiente, os átomos refletem-se em todas as direções a algumas centenas de metros por segundo. Mas no CAL eles vão desacelerar um milhão de vezes e se condensar em estados únicos de matéria quântica ”.

O CAL é um recurso multiusuário que suporta muitos pesquisadores que estudam uma ampla variedade de tópicos.

Eric Cornell, físico da Universidade do Colorado e do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, liderará um dos primeiros experimentos do CAL. Cornell e sua equipe usarão o CAL para investigar colisões de partículas e como as partículas interagem umas com as outras. Os gases ultra-frios produzidos pelo Laboratório do Átomo Frio podem conter moléculas com três átomos cada, mas que são mil vezes maiores que uma molécula típica. Isso resulta em uma molécula “fofa” de baixa densidade que se desfaz rapidamente, a menos que seja mantida extremamente fria. Como o comportamento das partículas é afetado à medida que mais partículas são introduzidas? O que pode ser aprendido sobre objetos quânticos quando vários átomos estão interagindo ao mesmo tempo?

Cornell diz: “O modo como os átomos se comportam nesse estado se torna muito complexo, surpreendente e contraintuitivo, e é por isso que estamos fazendo isso”.

Cornell compartilhou o Prêmio Nobel de 2001 em física pela criação do condensados ​​de Bose-Einstein – outro estado de matéria quântica que pode ser estudado dentro do CAL.

Os condensados ​​de Bose-Einstein são essencialmente gotas de matéria quântica que parecem e se comportam como ondas que existem nessas temperaturas ultra-frias. Na queda livre do espaço, os condensados ​​podem manter suas formas de onda por cinco a dez segundos – muito mais do que na Terra – proporcionando aos pesquisadores uma janela para o reino quântico.

Thompson diz: “Podemos usar o CAL para testar a relatividade geral e a mecânica quântica. Uma das maiores questões da física hoje é como esses dois trabalham juntos. ”

O físico da Universidade de Rochester, Nick Bigelow, e o cientista Holger Müller, da Universidade de Berkeley, planejam usar o CAL para testar a teoria da relatividade de Einstein – o princípio da equivalência, segundo o qual a gravidade e a aceleração externa não podem ser distinguidas experimentalmente. Eles planejam repetir o experimento icônico de Galileu lançando balas de canhão da Torre de Pisa, mas usando átomos em vez disso. Soltar átomos dentro do CAL e deixá-los cair por vários segundos enquanto a estação orbita a Terra permitirá que os pesquisadores descubram com precisão as diferenças entre como os átomos aceleram. Esta experiência pode revelar como a gravidade e o espaço-tempo são tecidos através do reino quântico.

Um pesquisador do JPL chamado Jason Williams também planeja usar moléculas ultracoldadas de dois átomos para desenvolver ferramentas para a próxima geração de testes de gravidade de precisão com gases quânticos.

Muitos outros experimentos estão sendo planejados para este novo laboratório “legal” – e ninguém sabe para onde eles vão liderar. “Com o CAL”, diz Thompson, “estamos entrando no desconhecido”.

Para mais informações sobre a Estação Espacial Internacional, visite www.nasa.gov/station

Para a física de ponta e em torno da Terra, fique ligado no science.nasa.gov.

Fonte:

https://science.nasa.gov/science-news/news-articles/cool-science-on-the-international-space-station

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