Costumamos dizer que frio é ausência de calor, mas então, o que acontece quando “retiramos” todo o calor de um objeto? Não é uma pergunta fácil de responder, pois só podemos aproximar esta situação. Hoje o recorde atual é de 38 bilionésimos de grau acima do zero absoluto, recorde que foi alcançado num laboratório na Alemanha.
Afinal, o que é temperatura?
Durante anos, os cientistas tentaram de várias maneiras chegar mais perto do limite de -273,15 graus Celsius, zero Kelvin, zero absoluto. A temperatura é, embora a percebamos de uma forma muito diferente, na verdade é uma medida de movimento.
O calor é gerado pelo movimento, uma espécie de vibração de moléculas e átomos. O frio é, portanto, a ausência não apenas de calor, mas de movimento. A temperatura zero é a quietude total das moléculas.
Alcançar esse ponto do zero absoluto é, de acordo com o nosso conhecimento atual de física, tão impossível quanto atingir a velocidade da luz. No entanto, conseguimos chegar bem perto, até 38 bilionésimos de grau (38 picokelvins).
Jogue o experimento pela janela.
Alcançar 38 picokelvins não foi uma tarefa fácil. A equipe queria analisar o Condensado de Bose-Einstein (BEC), um estado da matéria que só aparece em condições excepcionalmente frias. Para conseguir isso, a equipe de pesquisadores utilizou gás de átomos de rubídio (cerca de 100.000 átomos no total). Ele introduziu esse gás em uma câmara de vácuo e reduziu sua temperatura para dois bilionésimos de grau.
Na época era um recorde (o anterior era de 36 milionésimos de grau), mas não foi suficiente para a equipe. A Agência Espacial Europeia e a Universidade de Bremen possuem uma torre para experiências de microgravidade, a partir da qual a experiência poderia ser lançada. E eles fazem assim.
Em 120 metros de queda livre, os pesquisadores ligaram e desligaram rapidamente o campo magnético, reduzindo ao mínimo o movimento dos átomos do gás e permitindo que o BEC flutuasse dentro da câmara. Os detalhes do experimento foram publicados em forma de artigo na revista Cartas de revisão física.
O condensado de Bose-Einstein.
O BEC é o chamado quinto estado da matéria (os outros quatro são os três “clássicos” sólido, líquido e gasoso; e o quarto é o plasma). A característica que torna esse estado da matéria interessante é que nele os átomos passam a se comportar como uma entidade única. Com isso é possível aos físicos estudar as propriedades quânticas da matéria.
Este estado da matéria foi alcançado pela primeira vez nos Estados Unidos em 1995, também a partir do rubídio. Pouco depois, também nos Estados Unidos, outra equipe conseguiu criá-lo a partir do sódio. Em 2001, os três investigadores que lideraram estas experiências receberam o Prémio Nobel de Física.
A estranha física nos extremos.
Os buracos negros são regiões extremamente densas do nosso Universo onde as leis da física não parecem se comportar como em outros lugares. No entanto, a densidade extrema não é a única condição que pode fazer com que as leis da física grudem na nossa garganta. A temperatura extrema é outro caso.
Especificamente a extrema ausência de temperatura. Por exemplo, um estudo de 2017 publicado na revista Física da Natureza Ele previu que, no frio extremo, a luz pode comportar-se como um líquido. Outro estudo do mesmo ano, este publicado em Comunicações da Naturezaexplicou que o hélio em estado superfluido poderia se mover sem sofrer qualquer atrito.
O lugar mais frio do Universo (que conhecemos).
A experiência atingiu 38 picokelvins durante apenas alguns segundos, mas as condições de microgravidade podem ser usadas para prolongar este período, talvez até 17 segundos. A Estação Espacial Internacional foi pioneira nesse aspecto, mas é possível que o próximo recorde seja estabelecido em outra espaçonave semelhante, a Tiangong, a estação espacial chinesa.
De qualquer forma, pode-se perguntar sobre a universalidade destes registros. Tanto quanto sabemos, estas temperaturas são muito mais baixas do que as alcançadas naturalmente no Universo. A região mais fria que conhecemos no espaço é a Nebulosa do Bumerangue, localizada a cerca de 5.000 anos-luz de nós, nas proximidades da constelação do Centauro. A temperatura média desta área é de aproximadamente um grau K ou -272º C.
Em Xataka | Isto é o que argumentam aqueles que argumentam que graus Fahrenheit são melhores para os seres humanos.
Imagem | ESA/ZARM