What is the coldest thing in the world? - Lina Marieth Hoyos

Tradutor: Flavia de Lavor Revisor: Maricene Crus

The coldest materials in the world aren’t in Antarctica.

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

They’re not at the top of Mount Everest

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

or buried in a glacier.

They’re in physics labs:

Estão dentro de laboratórios de física:

clouds of gases held just fractions of a degree above absolute zero.

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

That’s 395 million times colder than your refrigerator,

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

100 million times colder than liquid nitrogen,

100 milhões de vezes mais frio que o nitrogênio líquido

and 4 million times colder than outer space.

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

Temperatures this low give scientists a window into the inner workings of matter,

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

and allow engineers to build incredibly sensitive instruments

e os engenheiros constroem aparelhos incrivelmente sensíveis,

that tell us more about everything

que nos ensinam sobre tudo,

from our exact position on the planet

da nossa localização exata no planeta

to what’s happening in the farthest reaches of the universe.

ao que acontece nas regiões mais distantes do universo.

How do we create such extreme temperatures?

Como criamos temperaturas tão extremas?

In short, by slowing down moving particles.

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

When we’re talking about temperature, what we’re really talking about is motion.

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

The atoms that make up solids,

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

liquids,

and gases

estão em constante movimento.

are moving all the time.

When atoms are moving more rapidly, we perceive that matter as hot.

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

When they’re moving more slowly, we perceive it as cold.

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

To make a hot object or gas cold in everyday life,

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

we place it in a colder environment, like a refrigerator.

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

Some of the atomic motion in the hot object is transferred to the surroundings,

Uma parte do movimento atômico no objeto quente

se transfere para o ambiente e ele esfria.

and it cools down.

But there’s a limit to this:

Mas existe um limite:

even outer space is too warm to create ultra-low temperatures.

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

So instead, scientists figured out a way to slow the atoms down directly –

Em vez disso, os cientistas descobriram uma maneira

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

with a laser beam.

Under most circumstances,

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

the energy in a laser beam heats things up.

But used in a very precise way,

Mas, se for usado de forma muito precisa,

the beam’s momentum can stall moving atoms, cooling them down.

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

That’s what happens in a device called a magneto-optical trap.

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

Atoms are injected into a vacuum chamber,

Os átomos são injetados numa câmera de vácuo

and a magnetic field draws them towards the center.

e o campo magnético os atrai para o centro.

A laser beam aimed at the middle of the chamber

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

is tuned to just the right frequency

that an atom moving towards it will absorb a photon of the laser beam and slow down.

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

The slow down effect comes from the transfer of momentum

O efeito de desaceleração advém da transferência de impulso

between the atom and the photon.

entre o átomo e o fóton.

A total of six beams, in a perpendicular arrangement,

Um total de seis raios, em um arranjo perpendicular,

ensure that atoms traveling in all directions will be intercepted.

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

At the center, where the beams intersect,

No centro, onde os raios se cruzam,

the atoms move sluggishly, as if trapped in a thick liquid —

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

an effect the researchers who invented it described as “optical molasses.”

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

A magneto-optical trap like this

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

can cool atoms down to just a few microkelvins —

about -273 degrees Celsius.

ou cerca de menos 273 graus Celsius.

This technique was developed in the 1980s,

Essa técnica foi desenvolvida nos anos 80,

and the scientists who'd contributed to it

e os cientistas que a desenvolveram

won the Nobel Prize in Physics in 1997 for the discovery.

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

Since then, laser cooling has been improved to reach even lower temperatures.

Desde então,

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

But why would you want to cool atoms down that much?

Mas para que resfriar tanto os átomos?

First of all, cold atoms can make very good detectors.

Primeiro, átomos frios são excelentes detectores.

With so little energy,

Com tão pouca energia,

they’re incredibly sensitive to fluctuations in the environment.

eles se tornam incrivelmente sensíveis a flutuações no ambiente.

So they’re used in devices that find underground oil and mineral deposits,

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

and they also make highly accurate atomic clocks,

e também servem como relógios atômicos muito precisos,

like the ones used in global positioning satellites.

como os utilizados em satélites de posicionamento global.

Secondly, cold atoms hold enormous potential

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

for probing the frontiers of physics.

Their extreme sensitivity makes them candidates

A extrema sensibilidade faz com que sejam candidatos

to be used to detect gravitational waves in future space-based detectors.

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

They’re also useful for the study of atomic and subatomic phenomena,

Também são úteis no estudo dos fenômenos atômicos e subatômicos,

which requires measuring incredibly tiny fluctuations in the energy of atoms.

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

Those are drowned out at normal temperatures,

Elas ficam minimizadas nas temperaturas normais,

when atoms speed around at hundreds of meters per second.

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

Laser cooling can slow atoms to just a few centimeters per second—

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

enough for the motion caused by atomic quantum effects to become obvious.

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

Ultracold atoms have already allowed scientists to study phenomena

Os átomos superfrios já permitiram que os cientistas estudassem fenômenos

like Bose-Einstein condensation,

como o condensado de Bose-Einstein,

in which atoms are cooled almost to absolute zero

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

and become a rare new state of matter.

e se tornam um raro e novo estado da matéria.

So as researchers continue in their quest to understand the laws of physics

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

and unravel the mysteries of the universe,

e desvendar os mistérios do Universo,

they’ll do so with the help of the very coldest atoms in it.

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