Os cientistas observaram o quinto estado da matéria no espaço pela primeira vez, oferecendo uma visão sem precedentes que pode ajudar a resolver alguns dos enigmas mais intratáveis ​​do universo quântico, pesquisa mostrou quinta-feira.

Os condensados ​​de Bose-Einstein (BECs) - cuja existência foi prevista por Albert Einstein e o matemático indiano Satyendra Nath Bose há quase um século - são formados quando os átomos de certos elementos são resfriados a quase zero absoluto (0 Kelvin, menos 273,15 Celsius).

Neste ponto, os átomos se tornam uma única entidade com propriedades quânticas, em que cada partícula também funciona como uma onda de matéria.

BECs cruzam a linha entre o mundo macroscópico governado por forças como a gravidade e o plano microscópico, regido pela mecânica quântica.

Os cientistas acreditam que os BECs contêm pistas vitais para fenômenos misteriosos, como a energia escura - a energia desconhecida que se acredita estar por trás da expansão acelerada do Universo.

Mas os BECs são extremamente frágeis. A mais leve interação com o mundo externo é suficiente para aquecê-los além de seu limiar de condensação.

Isso os torna quase impossíveis para os cientistas estudarem na Terra, onde a gravidade interfere com os campos magnéticos necessários para mantê-los no lugar para observação.

Na quinta-feira, uma equipe de cientistas da NASA revelou os primeiros resultados de experimentos de BEC a bordo da Estação Espacial Internacional, onde as partículas podem ser manipuladas sem restrições terrestres.

"A microgravidade nos permite confinar átomos com forças muito mais fracas, uma vez que não temos que apoiá-los contra a gravidade, "Robert Thompson, do California Institute of Technology, Pasadena, disse à AFP.

A pesquisa publicada na revista Natureza documenta várias diferenças surpreendentes nas propriedades dos BECs criados na Terra e aqueles a bordo da ISS.

Por uma coisa, BECs em laboratórios terrestres normalmente duram alguns milissegundos antes de se dissiparem.

A bordo da ISS, os BECs duraram mais de um segundo, oferecendo à equipe uma chance sem precedentes de estudar suas propriedades.

A microgravidade também permitiu que os átomos fossem manipulados por campos magnéticos mais fracos, acelerando seu resfriamento e permitindo imagens mais nítidas.

Descoberta 'notável'

Criando o quinto estado da matéria, especialmente dentro dos limites físicos de uma estação espacial, não é tarefa fácil.

Primeiro, bósons - partículas que têm um número igual de prótons e elétrons - são resfriados até quase zero absoluto usando lasers para prendê-los no lugar.

Quanto mais lento os átomos se movem, mais legais eles se tornam.

À medida que perdem calor, um campo magnético é introduzido para impedir que eles se movam e a onda de cada partícula se expanda. Empurrar muitos bósons em uma "armadilha" microscópica que faz com que suas ondas se sobreponham em uma única onda de matéria - uma propriedade conhecida como degenerescência quântica.

No segundo, a armadilha magnética é liberada para que os cientistas estudem o condensado, Contudo, os átomos começam a se repelir, fazendo com que a nuvem se separe e o BEC se torne muito diluído para ser detectado.

Thompson e a equipe perceberam que a microgravidade a bordo da ISS permitiu que eles criassem BECs de rubídio - um metal macio semelhante ao potássio - em uma armadilha muito mais rasa do que na Terra. Isso explicava o tempo muito maior em que o condensado podia ser estudado antes de se difundir.

"O mais importante, podemos observar os átomos enquanto eles flutuam inteiramente não confinados (e, portanto, imperturbados) por forças externas, "Disse Thompson.

Estudos anteriores tentaram emular o efeito da gravidade zero em aviões BECs usados ​​em queda livre, foguetes e até aparelhos caíram de várias alturas.

O líder da equipe de pesquisa David Aveline disse à AFP que estudar BECs em microgravidade abriu uma série de oportunidades de pesquisa.

"As aplicações variam de testes de relatividade geral e pesquisas de energia escura e ondas gravitacionais a navegação de espaçonaves e prospecção de minerais subterrâneos na lua e outros corpos planetários, " ele disse.

© 2020 AFP