Cientistas chineses estabelecem novo recorde mundial de resfriamento de gás quântico na estação espacial Tiangong

Cientistas chineses estabeleceram um novo recorde mundial de resfriamento de gás quântico ao atingir a temperatura de 9,7 picokelvins. O experimento, realizado na estação espacial Tiangong, utilizou uma nuvem de aproximadamente 20 mil átomos de rubídio-87 para alcançar a marca de 9,7 trilionésimos de kelvin acima do zero absoluto (0 K ou -273,15 °C).

O resultado, detalhado em estudo publicado na revista Science em novembro de 2026 e anunciado pela Academia Chinesa de Ciências, supera a marca anterior de 38 picokelvins, obtida em experimentos de queda livre. A temperatura foi determinada por meio do cálculo da energia de movimento dos átomos, observando a lentidão com que a nuvem se expandia após ser liberada.

A vantagem da microgravidade orbital

A principal diferença entre este experimento e as tentativas terrestres é a microgravidade. Na Terra, a gravidade faz com que a nuvem de átomos caia rapidamente quando a armadilha que os prende é enfraquecida, exigindo forças adicionais que limitam a redução da energia das partículas.

Na estação espacial, onde os equipamentos estão em queda livre contínua, os pesquisadores conseguiram:

• Reduzir a força de confinamento dos átomos sem que a queda interferisse na medição.
• Monitorar a expansão livre da nuvem por sete segundos, tempo significativamente superior aos dois segundos registrados no recorde anterior.

Processo de resfriamento e técnica óptica

Para atingir esse estado, a equipe utilizou uma armadilha óptica, que emprega feixes de laser para manter os átomos suspensos sem a necessidade de barreiras físicas. O processo ocorreu em etapas:

1. Inicialmente, cerca de 23 mil átomos foram resfriados a 3,1 nanokelvins, atingindo o estado de condensado de Bose-Einstein, onde as partículas compartilham o mesmo comportamento quântico.
2. A amostra foi transferida para uma armadilha óptica mais ampla.
3. A intensidade do confinamento foi reduzida gradualmente, permitindo que átomos com maior energia escapassem e diminuíssem a energia média do grupo restante.

Essa metodologia, baseada em luz laser, oferece a vantagem de ser adaptável a diferentes tipos de átomos, diferentemente de técnicas que dependem exclusivamente de campos magnéticos.

Engenharia e infraestrutura espacial

O sistema de átomos ultrafrios foi instalado no módulo experimental Mengtian em outubro de 2022, fruto de um projeto iniciado em 2011 por pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências e da Universidade de Pequim.

A complexidade do equipamento exigiu uma miniaturização rigorosa. O laboratório original, que pesava dez toneladas e ocupava 20 metros cúbicos, foi compactado para um módulo de 500 quilos e 0,7 metro cúbico. Apesar da redução, o sistema mantém dispositivos de alto vácuo, lasers estáveis e controles ópticos precisos, essenciais para evitar que vibrações ou oscilações ambientais comprometam a medição de energias minúsculas.

Aplicações e a corrida científica

O experimento coloca a China à frente de outros marcos, como os registros de aproximadamente 52 picokelvins obtidos no laboratório de átomos frios da NASA, na Estação Espacial Internacional.

A capacidade de manter átomos em temperaturas tão baixas por mais tempo abre caminho para o desenvolvimento de sensores quânticos mais precisos, especificamente os interferômetros atômicos. Esses instrumentos são capazes de detectar variações mínimas de gravidade e aceleração, sendo fundamentais para pesquisas sobre navegação, gravitação e testes de princípios básicos da física.