TEMPERATURA MAIS BAIXA OBTIDA

A Torre de Queda de Bremen (Fallturm Bremen), localizada no Centro de Tecnologia Espacial Aplicada e Microgravidade (ZARM) da Universidade de Bremen, na Alemanha. Projetada na virada dos anos 1990, essa icônica torre de pesquisa de 146 metros de altura foi o cenário onde físicos alemães alcançara em 2018 uma das temperaturas mais baixas já registradas no universo: apenas 38 picoKelvins (ou 38 trilionésimos de grau acima do zero absoluto).

O Experimento

Do ponto de vista macroscópico, a temperatura mede o grau de agitação e movimento das partículas. No zero absoluto (0 Kelvin ou -273,15 °C), a energia cinética atingiria o seu valor mínimo teórico.

Para reduzir a velocidade dos átomos a quase uma paralisação total, os cientistas utilizaram uma combinação inovadora de mecânica quântica e microgravidade:

Átomos de Rubídio

▼ (Resfriamento por Laser e Armadilha Magnética)

Condensado de Bose-Einstein (BEC)

▼ (Lançamento na Torre de Queda / Microgravidade)

Expansão Livre sem Gravidade Interferindo

▼ (Lente Magnética / Delta-Kick Cooling)

Paralisação Quase Total: Temperatura de 38 pK

Criação do Condensado de Bose-Einstein (BEC)

Os pesquisadores começaram aprisionando uma nuvem de cerca de 100 mil átomos de rubídio em uma câmara de vácuo usando campos magnéticos. Através de resfriamento a laser e resfriamento evaporativo, esses átomos foram levados a formar um Condensado de Bose-Einstein, um estado da matéria onde as partículas perdem sua identidade individual e passam a se comportar de forma síncrona, como se fossem um único "superátomo".


Papel Crucial da Microgravidade

Na Terra, a gravidade força os cientistas a segurarem o condensado por meio de armadilhas energéticas, o que limita o quão frio ele pode ficar. Para contornar isso, o experimento foi colocado na cápsula da Torre de Bremen.

Ao ser arremessada por um sistema de catapulta dentro de um tubo de vácuo de 122 metros, a cápsula entra em um estado de queda livre e microgravidade por mais de 9 segundos.

Sem a força gravitacional para derrubar os átomos contra as paredes do recipiente, a armadilha magnética pôde ser completamente desligada, permitindo que a nuvem de átomos flutuasse e se expandisse livremente no espaço tridimensional.

Resfriamento por "Delta-Kick" (Lente Magnética)

Quando um gás se expande, ele naturalmente se resfria. Para desacelerar ainda mais as partículas em expansão, os físicos aplicaram uma técnica chamada delta-kick cooling. Um pulso magnético rápido atuou como uma lente óptica para átomos, focando a nuvem e desacelerando quase por completo a velocidade com que os átomos se moviam uns em relação aos outros.

Ao reduzir a velocidade cinética interna dos átomos a uma quase imobilidade durante a queda livre, a equipe reduziu a energia térmica equivalente ao recorde de 38 trilionésimos de Kelvin.


Zero Absoluto exato não pode ser alcançado

Embora o experimento na torre tenha chegado incrivelmente perto, atingir o 0 K exato permanece fisicamente impossível. Isso ocorre devido à Terceira Lei da Termodinâmica (que exige energia infinita para extrair todo o calor de um sistema) e ao Princípio da Incerteza de Heisenberg da mecânica quântica: se os átomos parassem perfeitamente, saberíamos sua posição e sua velocidade exata (zero), o que viola as leis fundamentais do tecido do universo.

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