O que é e por que não conseguimos chegar no zero absoluto?

Você alguma vez já ouviu falar sobre o zero absoluto? Pois é, os limites mais frios do frio podem não ser tão populares. Mas será que realmente existe, em algum lugar do universo, um local onde poderíamos alcançar o zero absoluto na vida real?

Existem diversas razões para se ser curioso a respeito dos limites do frio. Talvez, quem sabe, você seja o Gelado de Os Incríveis e precisa entender melhor a extensão dos seus poderes congelantes. Ou mais simples ainda, pode ser que você esteja apenas se perguntando se seria possível sobreviver a uma onda de frio. Mas então, o que é o zero absoluto?

Zero absoluto

Você não precisa ser um físico, para ter alguma familiaridade, mesmo que passageira, sobre o conceito de temperatura. No caso, a temperatura é uma medida de quantidade de energia interna e aleatória em um material. E essa parte “interna” é muito importante. Ao jogar uma bola de neve, por exemplo, mesmo que o movimento em massa seja muito veloz, a própria bola de neve continua fria.

Porém, a definição de temperatura é um pouco mais complexa do que isso. A real definição de temperatura é o que diz quanta energia você pode colocar em cada unidade de entropia, ou desordem. A ideia de que os movimentos aleatórios de moléculas de ar, ou vibrações de moléculas de água dentro do gelo, ficarão cada vez mais lentos à medida que você abaixa a temperatura.

O zero absoluto é o mesmo que -273,15 graus Celsius, ou -459,67 Fahrenheit, ou mesmo o Kelvin. E é exageradamente o ponto em que esses movimentos térmicos param completamente.

Tudo para no zero absoluto, mas, na verdade, a mecânica quântica se opõem a essa afirmação. Uma vez que as previsões da mecânica quântica dizem que você nunca pode medir a posição ou o momento exato de uma partícula com perfeita certeza. Isso é chamado de Princípio da Incerteza de Heisenberg.

Imagine a possibilidade de manter em uma sala fechada até o zero absoluto. Algumas coisas muito estranhas aconteceriam. A pressão do ar cairia a zero, e como a pressão do ar geralmente é resiste à gravidade, o ar desmoronaria em uma camada muito fina no chão.

O quão baixo é possível chegar?

No entanto, chegar ao zero absoluto tem essencialmente o mesmo problema de chegar à velocidade da luz. Chegar à velocidade da luz exige uma quantidade infinita de trabalho, e para descer até o zero absoluto é necessário extrair uma quantidade infinita de calor. Ou seja, os dois são impossíveis de alcançar.

Embora não possamos realmente chegar ao zero absoluto, ainda podemos chegar à temperaturas surpreendentemente próximas. A temperatura mais baixa já registrada no planeta Terra foi vista na Antártida em 1983, chegando aos 184K.

Mas se você quiser ficar realmente com frio, o ideal é ir para as profundezas do espaço. O universo está repleto de radiação remanescente do Big Bag, colocando o universo em aproximadamente 2.73K.

E isso fica ainda mais extremo. A temperatura mais baixa do mundo ainda é inferior a um bilionésimo de grau acima do zero absoluto. E a temperatura não se baseia tanto no movimento dos próprios átomos, mas sim no giro dos núcleos atômicos.

Mas se pensarmos em esfriar algo abaixo de um bilionésimo de grau, você provavelmente imaginaria que todas as moléculas de ar ficariam essencialmente congeladas no lugar. Porém, é difícil imaginar a construção de algum dispositivo que consiga congelar os giros atômicos.