273,15 ℃ negativos. A temperatura mais baixa do Universo foi alcançada em laboratório

Uma experiência realizada por investigadores da Universidade Rice, nos EUA, e da Universidade de Kyoto, no Japão, alcançou em laboratório a menor temperatura alguma vez registada no Universo: – 273ºC.

Qual é a temperatura mais baixa que pode imaginar? O valor mais baixo registado na Terra foi de -89,2 ℃, na Antártida. Em alguns pontos da Lua, a temperatura chega a -200 ℃.

Agora, uma equipa internacional de cientistas conseguiu bater todos os recordes, e alcançou a mais baixa temperatura alguma vez medida no universo.

Investigadores da Universidade Rice, nos Estados Unidos, e da Universidade de Kyoto, no Japão, obtiveram em laboratório uma temperatura 3 mil milhões de vezes mais baixa do que a mais baixa até agora medida no espaço interestelar.

A equipa chegou a uma temperatura que ficou a um apenas um milésimo de milésimo de um grau de atingir o zero absoluto na escala Kelvin, ou -273,15 ℃.

“A não ser que alguma civilização extra-terrestre esteja neste momento a fazer experiências parecidas com esta, a que estamos a realizar em Kyoto está a obter as partículas mais frias de todo o Universo, diz Kaden Hazzard, investigador da Universidade Rice e autor correspondente do estudo publicado na Nature Physics.

Os cientistas usaram lasers para arrefecer átomos de itérbio, o elemento químico número 70 da Tabela Periódica dos elementos.

A experiência não é apenas uma grande conquista, realizada numa banca de laboratório, mas abre também as portas para o desenvolvimento de novos materiais com propriedades inimagináveis, diz Francisco José Torcal-Milla, professor do Departamento de Física Aplicada da Universidade de Zaragoza, em Espanha.

Em temperaturas próximas ao zero absoluto, o hélio, por exemplo, “torna-se superfluido, estado caracterizado pela total ausência de viscosidade. Isso significa que pode atravessar paredes ou qualquer tipo de material, poroso ou não, e subir pelas laterais dos recipientes que o contêm”, explicou o investigador.

Um dos autores da experiência e do estudo que o descreve é ​​o físico atómico mexicano Eduardo Ibarra García Padilla, estudante de pós-doutoramento na Universidade da California em Davis, nos EUA, que explica que há estados da matéria que só são acessíveis a temperaturas muito baixas.

Alcançar essas temperaturas e esses estados permitir-nos-á entender melhor problemas da Física, como a “supercondutividade em óxidos de cobre, que terão importantes aplicações tecnológicas”, explica García Padilla.

Para conduzir a experiência, os investigadores reduziram a temperatura de átomos de itérbio a níveis extremos usando “técnicas de arrefecimento evaporativo e com lasers”, explicou Ibarra.

“O arrefecimento evaporativo é como tomar uma sopa muito quente. O que fazemos é soprar a sopa — removendo as partículas mais quentes”, compara o investigador.

“As nossas experiências fizeram algo parecido: na primeira experiência, usámos uma armadilha de luz onde os átomos são presos; na segunda, removemos os átomos mais quentes para arrefecer o sistema.”

Torcal-Milla explica que o procedimento é realizado com a mais alta tecnologia. “Tudo começa com uma sublimação (conversão direta do estado sólido para o gasoso, sem passar pelo líquido) dos átomos de itérbio. Esse procedimento geralmente é realizado por um laser de alta potência num bloco sólido desse elemento, fazendo com que uma pequena quantidade do gás evapore.”

“Uma vez obtido o gás diluído, ele é mantido numa câmara onde foi criado um vácuo extremo e os átomos ficam presos por armadilhas ópticas, que são como uma espécie de ‘laço’ feito de luz“.

“Em seguida, essas moléculas gasosas são atingidas por feixes de laser que vêm de várias direções. Quando os fotões do laser interagem com os átomos de gás, que estão a movimentar-se, ocorre uma desaceleração, o que diminui a velocidade média e, consequentemente, a sua temperatura.”

Ibarra considera que, à medida que atingimos temperaturas cada vez mais baixas, irão surgir diferentes fases exóticas da matéria —  que podem ter propriedades magnéticas ou de transporte completamente diferentes das observadas até agora em outros materiais.

No caso de uma futura supercondutividade de óxidos de cobre, por exemplo, seria possível utilizar essas propriedades para conseguir levitar objetos e aplicar no movimento de comboios magnéticos — os maglevs.

Para Torcal-Milla, “qualquer experiência que nos permita aumentar o nosso conhecimento é importante, independentemente de quão pequena seja a descoberta”.

“Se pudéssemos dizer aos nossos avós que, com um pequeno dispositivo que cabe no nosso bolso podemos aceder a qualquer informação, falar uns com os outros e até vermos instantaneamente uma pessoa do outro lado do mundo, seríamos tratados como loucos ou charlatães“, defende.

“Algumas descobertas podem demorar algum tempo a ter uma aplicação prática, mas não há dúvida de que vão revelar-nos coisas novas, que nem podemos prever ainda”, acrescenta.

“Talvez estes estudos possam abrir portas a uma nova Física, capaz de nos levar à derradeira Teoria Unificada — ou então, revelar propriedades microscópicas da matéria que ainda são hoje desconhecidas”, conclui.