Os pesquisadores desenvolveram uma nova teoria para registrar as temperaturas mais baixas já medidas, com a maior precisão permitida pelas leis da Natureza. Esta linha de pesquisa promete revolucionar a física de baixa temperatura e pode encontrar uma infinidade de aplicações em tecnologias quânticas emergentes.

Uma colaboração recente envolvendo uma equipe da Universidade de Nottingham e do Instituto de Ciências Fotônicas (Barcelona, Espanha), mostra que é possível, em princípio, para medir temperaturas abaixo de um bilionésimo de Kelvin (!) em um gás atômico frio sem perturbá-lo significativamente, batendo os padrões de precisão atuais. O trabalho foi publicado na última edição da revista. Cartas de revisão física .

Em seu estudo, os pesquisadores modelaram um condensado de Bose-Einstein - um estado único da matéria obtido pelo resfriamento de um gás atômico a temperaturas extremamente baixas - usando parâmetros experimentais realistas. A técnica termométrica funcionaria incorporando um átomo de impureza no condensado atômico, para que adquira informações sobre a temperatura da amostra por meio de interação. Em particular, sua posição e velocidade tornam-se dependentes da temperatura, de modo que, monitorando-os, a temperatura pode ser inferida com alta precisão sem perturbar o condensado.

Resfriando gases atômicos

Gases atômicos ultra-frios são uma plataforma experimental muito versátil para uma série de aplicações, como simulação de sistemas fortemente correlacionados, processamento de informação quântica, ou a produção de feixes de elétrons de alta qualidade (frios) para microscopia eletrônica ou difração de elétrons. Para a maioria dessas aplicações, é essencial resfriar o gás atômico às temperaturas mais baixas possíveis. Determinar a temperatura desses sistemas com precisão também é crítico para as aplicações.

Mohammad Mehboudi, o autor principal do artigo disse:"As técnicas termométricas mais comuns disponíveis atualmente para átomos frios são destrutivas; isto é, a amostra é destruída como resultado da medição. Por outro lado, técnicas não destrutivas geralmente carecem da precisão necessária em temperaturas muito baixas. Nossa pesquisa fornece uma solução que supera esses dois problemas ".

Realizações experimentais notáveis ​​permitem hoje em dia a termometria de alta precisão em temperaturas muito baixas. Contudo, dependendo da plataforma experimental específica, o mecanismo físico subjacente, precisão, e a faixa de temperatura efetiva de diferentes esquemas termométricos varia consideravelmente. O Dr. Luis Correa também trabalhou no estudo e destaca:“O arcabouço teórico recém-desenvolvido da termometria quântica busca determinar os limites fundamentais da precisão das medições de temperatura próximas do zero absoluto; e se aplica universalmente a qualquer sistema. isso pode fornecer pistas sobre como melhorar os padrões termométricos de baixa temperatura atuais. "