Cientistas conseguem atingir menor temperatura da história

O frio é sinônimo de sofá, cobertor e chá quente. E essa preguiça dos meses de inverno também se manifesta em escala atômica. Afinal, a temperatura de um objeto nada mais é que o grau de agitação de suas partículas.

Se nós pudéssemos observá-las com um microscópio – o que ainda não é possível na prática –, veríamos os átomos de objetos quentes em festa, e os átomos de objetos frios meio tristes e abatidos.

Isso impõe um limite prático ao frio: quando já se está parado, não dá para ficar ainda mais parado. Em números, esse estado de inanição total equivale a – 273,15 °C, o zero absoluto da escala Kelvin.

Para alcançar esse estado, porém, não basta colocar átomos numa geladeira – ela não seria forte o suficiente, e a culpa é toda da física quântica.

Agora, a equipe do americano Jeremy B. Clark, físico do National Institute of Standards and Technology, deu um jeito de driblar a interferência do mundo subatômico. E chegar mais perto do que nunca do zero absoluto.

No laboratório, a melhor maneira de resfriar algo é iluminá-lo. Em contato com a medida certa de fótons (as partículas que compõem a luz e as demais ondas eletromagnéticas), os átomos perdem uma grandeza física chamada momento.

Ele é a capacidade que uma força tem de fazer um objeto girar em torno de seu eixo de rotação. Um átomo sem momento, portanto, é um átomo “paradão”.

Em escalas tão pequenas, porém, há um problema: a mecânica clássica de Isaac Newton, que prevê com sucesso o movimento de corpos grandes como eu, você e Júpiter, para de valer.

E entra em cena a física quântica, um reino em que imperam probabilidades [entenda melhor aqui]. Essa imprevisibilidade toda deixa um “restinho” inevitável de agitação chamado quantum backaction limit, que impedia a ciência de alcançar o frio absoluto. Até agora.

O que Clark fez foi usar um estado especial da luz chamado squeezed light (em português, algo como “luz comprimida”) para frear o resíduo de movimento dos átomos. Esse tipo de luz têm menos flutuações e é muito eficiente em arrancar a energia do objeto. “Pode parecer contraintuitivo”, afirmou Kaplan, um dos membros da equipe, à Smithsonian Mag.

“Nós estamos acostumados a usar a luz para aquecer as coisas, como o Sol faz. Com essa técnica, porém, a frequência e o ângulo da luz são calibrados para permitir que os fótons arranquem energia dos átomos durante a interação”. Luz que esfria em vez de esquentar. 

A temperatura alcançada está a uma distância minúscula do zero absoluto: algumas centenas de microkelvin, um valor de quatro casas após o zero, separam o experimento do sucesso.

Aperfeiçoando o método, os cientistas logo serão capazes de bater os – 273,15 °C necessários. O objeto resfriado em questão é o disco microscópico de alumínio que você vê abaixo, com apenas 100 nanômetros de espessura.

Chamado de “tambor”em inglês, é a primeira coisa maior que um átomo a alcançar uma temperatura tão baixa.

Texto publicado originalmente no portal Superinteressante.