Desde o ensino fundamental, fomos apresentados aos estados da matéria: sólido, líquido e gasoso. Essa era a resposta que todo mundo acertava. Aprendemos isso mais especificamente com a água, que é facilmente encontrada e visível nesses três estados. É fácil de explicar e de mostrar aos alunos.

No entanto, esses são apenas os três estados básicos da matéria. Quando a matéria é exposta a situações extremas ou quando é manipulada em laboratório, muitas são as mudanças que podem ser causadas em suas moléculas, e com isso, ela pode ter no mínimo outros cinco estados.

Matéria

Em julho de 2018, a NASA tinha anunciado uma conquista incrível. Eles tinham conseguido criar o ponto mais frio do espaço na própria Estação Espacial Internacional.

Para conseguir esse feito, eles pegaram átomos de um metal macio chamado rubídio e então o resfriaram a temperaturas cerca de 100 nano-kelvin, que é um dez-milionésimo de um kelvin acima do zero absoluto.

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Como resultado, eles tiveram uma nuvem super fria, chamada condensado de Bose-Einstein, que é o exótico quinto estado da matéria. Ele poderia ajudar os cientistas a entenderem as propriedades quânticas estranhas dos átomos ultra frios. Mas a pesquisa não parou só nisso.

No Laboratório de Átomo Frio do Jet Propulsion Laboratory, os cientistas fizeram condensados de Bose-Einstein com menos de um nanokelvin acima do zero absoluto. Com isso, eles exploraram as condições de microgravidade, já que estavam a bordo da Estação Espacial, para conseguir aprender mais sobre esse estado da matéria do que é possível na Terra.

Condensados

Esses condensados de Bose-Einstein são bem estranhos e são formados a partir de bósons resfriados somente uma fração acima do zero absoluto. Isso faz com que eles afundem em seu estado de menor energia. Por isso, eles se movem lentamente e se aproximam o suficiente para se sobreporem. Assim, produzindo uma nuvem de átomos de alta densidade que se comporta como um super átomo ou uma onda de matéria.

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Na mecânica quântica, cada partícula pode ser descrita como uma onda, e por isso, é mais fácil observá-la em uma escala atômica. E os condensados de Bose-Einstein dão aos cientistas a oportunidade de estudar o comportamento quântico em uma escala bem maior, ao invés de estudar os átomos individuais.

Os condensados podem ser criados na Terra por meio de uma combinação de resfriamento a laser, campos magnéticos e resfriamento evaporativo. A última técnica é o passo final. Nele os átomos são mantidos em uma armadilha magnética e a radiação de radiofrequência é suada para “evaporar” as partículas que são mais energéticas. Isso deixa as partículas frias e lentas para formar o condensado.

Quando essa separação acontece, a armadilha é desligada e os cientistas podem fazer os seus experimentos. Mas eles precisam ser rápidos. Isso porque a força repulsiva natural entre os átomos fará com que a nuvem se expanda e dissipe.

A gravidade faz com que esse processo aconteça muito rápido. Então, quando esse impacto é diminuído  o condensado pode se formar em um prato mais raso. E foi isso que deu aos pesquisadores um tempo maior para observar essa nuvem.

Observações

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E foi isso que os pesquisadores conseguiram com o Laboratório de Átomo Frio. E quando analisaram os condensados, viram efeitos que não poderiam acontecer na Terra.

"Descobrimos que o resfriamento evaporativo induzido por radiofrequência revela resultados marcadamente diferentes em microgravidade”, escreveram os pesquisadores.

"Observamos um aumento na órbita de quase três vezes o número de átomos. Através da aplicação de variados gradientes de campo magnético, confirmamos que aproximadamente metade dos átomos estão no estado magneticamente insensível | 2, 0?, formando uma auréola semelhante a uma auréola de nuvem ao redor da localização da armadilha magnética”, continuaram.

A capacidade de produção de condensados de Bose-Einstein mais frios e que duram mais significa que os cientistas poderão começar a pensar em outras formas de estudá-los. Como formas de armadilhas que não são possíveis na Terra. Mas que podem ser criadas para ver se diferentes comportamentos quânticos podem ser observados.

Publicado em: 12/06/20 14h23