Os cientistas resfriaram um objeto a uma temperatura além da física conhecida
Pela primeira vez, físicos conseguiram resfriar um objeto mecânico a uma temperatura mais fria do que se acreditava possível, levando-a para baixo do chamado “limite quântico”.
Usando a nova técnica, a equipe conseguiu esfriar um cilindro microscópico para cerca de 360 micro Kelvin, ou 10.000 vezes mais frio do que o vácuo do espaço. Esse é o objeto mais gelado já registrado.
“É muito mais frio do que qualquer temperatura que ocorre naturalmente em qualquer parte do universo”, disse John Teufel, principal autor da pesquisa, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos em Boulder, Colorado.
A pesquisa foi publicada na revista Nature.
O sonho do zero absoluto
O minúsculo cilindro era feito de uma membrana de alumínio vibrante.
Os pesquisadores foram capazes de levá-lo a menos de um quinto de um “quantum” do que as leis da física diziam que as temperaturas poderiam chegar. Um quantum é usado para descrever a energia contida em um fóton.
A nova técnica é tão poderosa que poderia um dia ser usada para resfriar objetos a zero absoluto, ou zero Kelvin – a temperatura em que a matéria fica desprovida de quase toda a energia e movimento.
Luz espremida
Normalmente, quando os pesquisadores resfriam objetos, eles usam lasers para retardar o movimento dos átomos, o que amortece as vibrações térmicas que ocorrem em um material.
Quanto mais organizada é a luz laser, melhor pode resfriar uma superfície. A nova técnica leva as coisas um passo adiante: usa algo chamado de “luz espremida” para resfriar os átomos mais do que se pensava ser possível.
Luz espremida é um tipo de luz mais organizada em uma direção em relação a outra. Isso retira o ruído quântico desnecessário – ou flutuações – das partículas de luz. Isso é um problema porque o ruído na luz organizada normal aquece qualquer objeto que os pesquisadores estão tentando esfriar, e limita o quão frio ele pode ficar – daí o “limite quântico”.
Esta luz espremida é frequentemente usada em criptografia quântica. Esta é a primeira vez que os pesquisadores pensaram em aplicá-la para esfriar algo.
Aplicações práticas
Por que isso é importante?
Porque poderia nos ajudar a criar eletrônicos super-rápidos no futuro.
O cilindro que a equipe esfriou tinha 20 micrômetros de diâmetro e 100 nanômetros de espessura, e foi incorporado em um circuito supercondutor.
Este tipo de objeto poderia ser usado em computadores quânticos que combinam elementos quânticos e mecânicos. Quanto mais frio o cilindro puder ficar, mais preciso será. Os sensores se tornariam mais sensíveis, mais informações poderiam ser armazenadas por mais tempo etc.
O cilindro super-refrigerado poderia também nos ajudar a sondar a própria natureza do mundo quântico, desvendando como alguns dos comportamentos estranhos da mecânica quântica parecem emergir em materiais regulares uma vez que eles atingem os limites do que se pensava ser fisicamente possível. [ScienceAlert]
