A astronauta Christina Koch recentemente deu as boas-vindas a uma chegada muito bacana à Estação Espacial Internacional:uma nova peça de hardware para o Cold Atom Lab, uma instalação de física experimental que resfria os átomos a quase zero absoluto, ou menos 459 graus Fahrenheit (menos 273 graus Celsius). Isso é mais frio do que qualquer lugar conhecido no universo.

O Cold Atom Lab está instalado e funcionando no módulo de ciência da estação espacial desde julho de 2018 e é operado remotamente a partir do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia. Cinco grupos de cientistas na Terra estão usando o Cold Atom Lab para conduzir uma variedade de experimentos para ajudar a responder a perguntas sobre como nosso mundo funciona nas menores escalas.

O novo hardware inclui um instrumento chamado interferômetro de átomo que permitirá aos cientistas fazer medições sutis da gravidade e investigar teorias fundamentais da gravidade. O desenvolvimento adicional desta tecnologia no espaço pode levar a melhores sensores de força inercial, que poderia ser usado para projetar ferramentas para navegação aprimorada de espaçonaves, para sondar a composição e topologia de planetas e outros corpos celestes, e estudar o clima da Terra.

O resfriamento de átomos a temperaturas tão baixas os retarda significativamente, permitindo aos cientistas estudá-los mais facilmente. (Átomos em temperatura ambiente se movem mais rápido do que a velocidade do som, enquanto os átomos ultracold se movem mais devagar do que um caracol de jardim.) A física do átomo ultracold levou a descobertas como a descoberta da superfluidez e da supercondutividade, bem como a produção de um quinto estado da matéria, chamado de condensado de Bose-Einstein (BEC). Previsto pela primeira vez na década de 1920, Os BECs permitem que os cientistas observem o comportamento quântico dos átomos em uma escala macroscópica.

Os físicos têm usado instalações de átomos ultracold em laboratórios ligados à Terra por mais de 20 anos. Mas CAL é a primeira instalação desse tipo na órbita da Terra, onde o ambiente de microgravidade fornece aos cientistas tempos de observação mais longos para grupos individuais de átomos e pode permitir temperaturas mais frias do que as que podem ser alcançadas no solo.

Os átomos ultracold também fornecem uma janela para a mecânica quântica, onde as partículas podem se comportar de maneiras estranhas, como a passagem espontânea por barreiras físicas ou a comunicação instantânea em longas distâncias. O estudo da mecânica quântica levou ao desenvolvimento de tecnologias onipresentes como lasers, semicondutores e transistores. Ao dar o salto para a órbita da Terra, o Cold Atom Lab pode abrir a porta para o desenvolvimento de tecnologias quânticas no espaço.