Pela primeira vez no espaço, uma equipe internacional de cientistas conseguiu produzir um gás quântico composto por dois tipos de átomos. A conquista, que foi realizada com o Cold Atom Laboratory (CAL) da NASA na Estação Espacial Internacional, é um passo importante para levar ao espaço as tecnologias quânticas atualmente disponíveis na Terra.
As ferramentas quânticas já são amplamente utilizadas em diversas aplicações em áreas como comunicação, ciência dos materiais, descoberta de medicamentos e compreensão dos processos fundamentais da vida. No futuro, têm o potencial de melhorar o estudo dos planetas, incluindo o nosso, e ajudar a resolver mistérios do universo, ao mesmo tempo que aprofundam a nossa compreensão das leis fundamentais da natureza.
O Cold Atom Lab da NASA, lançado em 2018, cria condições ultrafrias usando lasers e campos magnéticos para reduzir a temperatura dos átomos para perto do zero absoluto. A estas temperaturas extremamente baixas, os investigadores podem observar e manipular átomos nos seus estados quânticos, onde as regras da física clássica já não são aplicáveis.
Uma equipe de cientistas do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA e do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) realizou recentemente uma série de experimentos no CAL para explorar o comportamento de moléculas ultrafrias no espaço. Os cientistas conseguiram observar o surgimento de um gás quântico chamado condensado de Bose-Einstein (BEC), resfriando uma nuvem de moléculas de potássio-rubidio (KRb) a temperaturas próximas do zero absoluto.
Condensados de Bose-Einstein (BECs) são estados únicos da matéria que normalmente são formados quando partículas, chamadas bósons, em densidades muito baixas, são resfriadas a temperaturas muito próximas do zero absoluto (-273,15 °C ou -459,67 °F). Nestes condensados, um grande grupo de átomos ou moléculas ocupa o mesmo estado quântico e começa a se comportar como uma entidade única com propriedades ondulatórias.
Ao estudar BECs no espaço, os cientistas esperam obter insights sobre fenômenos quânticos fundamentais e potencialmente desenvolver novas tecnologias quânticas baseadas no espaço.
As experiências realizadas no CAL não só demonstraram a formação de um BEC no espaço, mas também revelaram o potencial para estudar reações químicas a nível quântico. Ao manipular as moléculas ultrafrias, os pesquisadores conseguiram observar a dispersão dos átomos durante uma reação química, fornecendo dados valiosos para a compreensão do comportamento desses átomos na microgravidade, incluindo como esses átomos interagem entre si.
Eles também propuseram experimentos espaciais que poderiam usar um interferômetro de dois átomos e gases quânticos para medir a gravidade com alta precisão e aprender sobre a natureza da energia escura. A introdução de ferramentas para controlar os átomos, como os campos magnéticos, pode fazer com que eles se repelam como o óleo e a água ou se colem como o mel. Compreender essas interações é um objetivo principal do Cold Atom Lab.
No geral, o Cold Atom Laboratory é uma plataforma notável para a pesquisa de química quântica no espaço. Ele permite que os cientistas criem e manipulem átomos ultrafrios em microgravidade, revelando novos fenômenos e insights sobre o mundo quântico. A exploração das fronteiras do espaço pela NASA é reforçada pelas capacidades únicas desta instalação, que abre novas possibilidades para descobertas e avanços inovadores.
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