Os cientistas geraram uma forma exa³tica de matéria no ambiente aºnico de microgravidade a bordo da Estação Espacial Internacional e a estãousando para explorar o mundo qua¢ntico, segundo um novo estudo.

Existem quatro estados da matéria comuns na vida cotidiana - gases, la­quidos, sãolidos e plasmas. No entanto, hátambém um quinto estado da matéria - condensados ​​de Bose-Einstein (BECs) , que os cientistas criaram no laboratório pela primeira vez há25 anos. Quando um grupo de a¡tomos éresfriado atéquase zero absoluto, os a¡tomos comea§am a se agrupar, comportando-se como se fossem um grande "super-a¡tomo".

Os condensados ​​de Bose-Einstein ultrapassam a fronteira entre o mundo cotidiano, governado pela física cla¡ssica, e o mundo microsca³pico, que segue as regras da meca¢nica qua¢ntica. No mundo da meca¢nica qua¢ntica, uma parta­cula pode se comportar como se estivesse girando em duas direções opostas ao mesmo tempo, ou como se existisse em dois ou mais locais simultaneamente. Como eles seguem alguns desses comportamentos qua¢nticos, os condensados ​​de Bose-Einstein podem oferecer aos cientistas pistas importantes sobre o funcionamento da meca¢nica qua¢ntica, potencialmente ajudando a resolver mistanãrios, como criar uma " teoria de tudo " que possa explicar o funcionamento do cosmos. as escalas de menor a maior.

Os cientistas agora criam rotineiramente condensados ​​de Bose-Einstein em centenas de laboratórios em todo o mundo. No entanto, uma limitação que atrapalha essa pesquisa éa gravidade. Esses "supera¡tomos" são extraordinariamente fra¡geis e as configurações usadas para cria¡-los são incrivelmente delicadas, de modo que a força da gravidade sentida na Terra pode atrapalhar os dois, tornando difa­cil aprender muito sobre eles.

Como tal, os pesquisadores desenvolveram o Cold Atom Lab , que pode gerar condensados ​​de Bose-Einstein na microgravidade encontrada em a³rbita a bordo da estação espacial. Lana§ado em 2018, o Cold Atom Lab épequeno e requer apenas uma quantidade relativamente pequena de energia, para atender a s restrições especa­ficas a bordo da estação espacial. Embora o equipamento originalmente necessa¡rio para criar condensados ​​de Bose-Einstein na Terra possa ocupar um laboratório inteiro, o Cold Atom Lab ocupa apenas cerca de 14 panãs caºbicos (0,4 metros caºbicos) e, no total, requer uma média de 510 watts de energia.

Usando o Cold Atom Lab, os pesquisadores de um novo estudo descobriram que poderiam aumentar a quantidade de tempo em que podem analisar esses condensados ​​depois que as armadilhas que restringem o material são desligadas por mais de um segundo. Em comparação, na Terra, os cientistas teriam apenas centanãsimos de segundo para a mesma tarefa.

Além disso, em microgravidade , os cientistas descobriram que precisavam de forças mais fracas para prender os condensados. Isso, por sua vez, significa que eles poderiam criar os condensados ​​a temperaturas mais baixas. E, a essas temperaturas, efeitos qua¢nticos exa³ticos se tornariam cada vez mais pronunciados.

Atéagora, com este estudo, os pesquisadores criaram condensados ​​de Bose-Einstein usando a¡tomos de ruba­dio. Eventualmente, eles também pretendem adicionar a¡tomos de pota¡ssio para investigar o que acontece quando dois condensados ​​se misturam, disse ao Space.com o autor saªnior do estudo Robert Thompson, fa­sico do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena. Além disso, os cientistas agora procuram usar o Cold Atom Lab para criar condensados ​​esfanãricos de Bose-Einstein, que são podem ser criados no Espaço, acrescentou Thompson.

"No passado, nossas principais ideias sobre o funcionamento interno da natureza vieram de aceleradores departículas e observata³rios astrona´micos; no futuro, acredito que medições de precisão usando a¡tomos frios desempenhara£o um papel cada vez mais importante", disse Thompson.