Qual é a coisa mais fria do mundo? - Lina Marieth Hoyos

Veja a lição completa: https://ed.ted.com/lessons/what-is-the-coldest-thing-in-the-world-lina-marieth-hoyos

Os materiais mais frios do mundo não estão localizados na Antártica ou no topo do monte Everest. Eles estão dentro de laboratórios de física: nuvens de gases a poucas frações de um grau acima do zero absoluto. Lina Marieth Hoyos explica como temperaturas tão baixas permitem que os cientistas tenham um vislumbre do funcionamento interno da matéria e que os engenheiros construam aparelhos incrivelmente sensíveis para nos ensinar mais sobre o universo.

Lição de Lina Marieth Hoyos, animação de Adriatic Animation.

Os materiais mais frios do mundo
não estão localizados na Antártica.

Nem no topo do monte Everest
ou enterrados em uma geleira.

Estão dentro de laboratórios de física:

nuvens de gases a poucas frações
de um grau acima do zero absoluto.

Isso é 395 milhões de vezes
mais frio do que a sua geladeira,

100 milhões de vezes mais frio
que o nitrogênio líquido

e 4 milhões de vezes mais frio
que o espaço sideral.

A temperaturas tão baixas, os cientistas
compreendem o funcionamento da matéria

e os engenheiros constroem
aparelhos incrivelmente sensíveis,

que nos ensinam sobre tudo,

da nossa localização exata no planeta

ao que acontece nas regiões
mais distantes do universo.

Como criamos temperaturas tão extremas?

Em resumo, ao desacelerar as partículas
que estão em movimento.

Quando falamos sobre temperatura,
na verdade estamos falamos em movimento.

Os átomos que fazem parte
dos sólidos, dos líquidos e dos gases

estão em constante movimento.

Quando os átomos se movem mais rápido,
entendemos a matéria como quente.

Quando se movem mais devagar,
entendemos a matéria como fria.

No dia a dia, para esfriar
um objeto ou gás quente,

nós o colocamos em um ambiente
mais frio, como a geladeira.

Uma parte do movimento atômico
no objeto quente

se transfere para o ambiente e ele esfria.

Mas existe um limite:

até mesmo o espaço sideral é quente demais
para criar temperaturas muito baixas.

Em vez disso, os cientistas
descobriram uma maneira

de desacelerar os átomos
de forma direta, com um laser.

Na maioria das circunstâncias,
a energia do laser aquece as coisas.

Mas, se for usado de forma muito precisa,

o impulso do raio pode retardar
os átomos em movimento, esfriando-os.

É o que ocorre num aparelho chamado
de armadilha magneto-ótica.

Os átomos são injetados
numa câmera de vácuo

e o campo magnético
os atrai para o centro.

Um laser apontado para o meio da câmara
é ajustado na frequência exata

em que um átomo que se mova na sua direção
absorva um de seus fótons e desacelere.

O efeito de desaceleração advém
da transferência de impulso

entre o átomo e o fóton.

Um total de seis raios,
em um arranjo perpendicular,

garantem que os átomos se movendo
em todas as direções serão interceptados.

No centro, onde os raios se cruzam,

os átomos se movem bem devagar,
como se presos num líquido denso,

um efeito que os pesquisadores
descreveram como "melado ótico".

Uma armadilha magneto-ótica pode
esfriar os átomos até poucos microkelvins,

ou cerca de menos 273 graus Celsius.

Essa técnica foi desenvolvida nos anos 80,

e os cientistas que a desenvolveram

ganharam o Prêmio Nobel de Física,
em 1997, pela descoberta.

Desde então,

o resfriamento a laser foi refinado
para atingir temperaturas mais baixas.

Mas para que resfriar tanto os átomos?

Primeiro, átomos frios
são excelentes detectores.

Com tão pouca energia,

eles se tornam incrivelmente sensíveis
a flutuações no ambiente.

São usados em aparelhos para encontrar
depósitos de óleos e minerais subterrâneos

e também servem como
relógios atômicos muito precisos,

como os utilizados em satélites
de posicionamento global.

Segundo, átomos frios têm um bom potencial
para explorar as fronteiras da física.

A extrema sensibilidade
faz com que sejam candidatos

ao uso na detecção de ondas gravitacionais
em futuros detectores no espaço.

Também são úteis no estudo
dos fenômenos atômicos e subatômicos,

que necessitam da medição de flutuações
mínimas na energia dos átomos.

Elas ficam minimizadas
nas temperaturas normais,

quando os átomos se movem
a centenas de metros por segundo.

O resfriamento a laser pode desacelerar
os átomos para centímetros por segundo,

o suficiente para que o movimento causado
pelos efeitos quânticos se torne óbvio.

Os átomos superfrios já permitiram
que os cientistas estudassem fenômenos

como o condensado de Bose-Einstein,

em que os átomos são resfriados
até quase atingir o zero absoluto

e se tornam um raro e novo
estado da matéria.

Enquanto os pesquisadores continuarem
a jornada para entender as leis da física

e desvendar os mistérios do Universo,

contarão com a ajuda dos átomos
mais frios que existem nele.