Ciência Surpreendente

Os cientistas criam a 5ª forma de matéria por 6 minutos

É uma coisa exótica e incrivelmente fria.

( Equipe de projeto SUPERIOR / Matthias )

Foi o primeiro condensado de Bose-Einstein feito no espaço
A criação do condensado em baixa gravidade permite que ele segure por mais tempo
Os cientistas esperam que o condensado de Bose-Einstein permita uma detecção mais precisa de fenômenos quânticos sutis

Por seis minutos, 150 milhas acima de Kiruna, Suécia, em 23 de janeiro de 2017 flutuou no ponto mais frio conhecido do universo. Tanto quanto sabemos, o mais frio que qualquer coisa na natureza pode ser é zero absoluto na escala Kelvin, que é –459,67 ° F e –273,15 ° C. Este tamanho de selo postal chip de átomo embalado com milhares de átomos de rubídio-87 estava apenas alguns bilionésimos de grau mais quente do que isso. O chip do átomo estava lá em cima em órbita baixa para ajudar uma equipe de cientistas a estudar de perto algumas das coisas mais estranhas e menos compreendidas que existem: Condensado de Bose-Einstein (BEC). A equipe de cientistas alemães foi liderada por Dennis Becker da QUEST-Leibniz Research School, Leibniz University Hannover, Hanover, Alemanha.

O condensado de Bose-Einstein é a quinta forma de matéria conhecida, depois dos sólidos, líquidos, gases e plasma. Quando os átomos em gravidade zero atingem uma temperatura próxima ao zero absoluto, eles cedem sua individualidade e agem como um 'superatomo'. Nesse ponto, eles são dezenas de milhares de átomos, todos vibrando em sincronia, criando algo como uma bolha na qual a menor das perturbações pode ser detectada. Os cientistas esperam que o BEC possa um dia ser aproveitado para a detecção de ondas gravitacionais.

O BEC na Terra

Em 2010, cientistas do Instituto Max Planck de Óptica Quântica embalou uma cápsula cilíndrica mais ou menos do tamanho e largura de uma porta com alguns milhões de átomos de rubídio presos em um chip de átomo, lasers, o suprimento de energia necessário, solenóides e uma câmera. Eles largaram a cápsula a 146 metros do topo de uma torre. Ele caiu por cerca de quatro segundos e, durante a gravidade zero da queda livre, eles geraram remotamente um BEC no chip do átomo em menos de um segundo. (No laboratório, leva até um minuto.) Assim que o BEC se formou, eles liberaram a armadilha e a câmera permitiu que vissem sua propagação conforme ela caía. Eles foram capazes de observar o BEC por alguns segundos antes de atingir o fundo.

O experimento de 2010, close-up.

(Instituto Max Planck de Óptica Quântica)

O espaço BEC de meados do inverno 2017

O experimento de 23 de janeiro foi a primeira vez que alguém criou o condensado de Bose-Einstein no espaço. A baixa gravidade permitiu que eles estendessem o tempo de visualização do BEC para seis minutos, uma grande melhoria, permitindo que o pesquisador fizesse 110 experimentos controlados remotamente. O aparelho da equipe foi lançado ao espaço sob os auspícios do 1 DE MAIO ou Interferometria de Onda de Matéria na Microgravidade.

uma. Veículo de lançamento MAUIS; b. O compartimento de lançamento; c. O dispositivo selado a vácuo segurando o chip atômico

(Becker, et al)

O chip atômico

Uma armadilha magneto-óptica segurando os átomos de rubídio formados por feixes de laser (C) é carregada em um chip de átomo por meio de um feixe de átomo frio (A). O BEC é criado, transportado e liberado da armadilha magnética do chip do átomo. Dois feixes de luz adicionais (BD) induzem Difração de Bragg espalhando o BEC, e uma câmera de dispositivo de carga acoplada (CCD) registra o BEC usando luz laser (D).

Imagem: Becker, et al.

Apresse-se e experimente

Em um experimento significativo, os pesquisadores dividiram o BEC com um laser e então puderam vê-lo se reunir novamente. Essa poderia ser uma técnica importante porque, ao se separar, as duas metades eram idênticas em um nível quântico e quaisquer diferenças observadas após o regozijo indicariam algum tipo de interferência, como uma onda gravitacional.

NASA tem seu próprio Cloud Atom Lab , um ambiente do tamanho de uma caixa de gelo implantado na ISS para pesquisas de BEC de baixa gravidade. Enquanto a equipe de Becker fez o primeiro BEC espacial, a equipe da NASA supostamente foi estendendo o tempo um BEC pode ser mantido.