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

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Mafalda Ferreira

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

Os materiais mais frios do mundo não estão na Antártida.

They’re not at the top of Mount Everest

Não estão no topo do Monte Evereste

or buried in a glacier.

nem enterrados sob um glaciar.

They’re in physics labs:

Estão nos laboratórios de Física:

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

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

That’s 395 million times colder than your refrigerator,

São 395 milhões de vezes mais frios do que os nossos frigoríficos,

100 million times colder than liquid nitrogen,

cem milhões de vezes mais frios do que o azoto líquido

and 4 million times colder than outer space.

e quatro milhões de vezes mais frios do que o espaço exterior.

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

Temperaturas tão baixas permitem

que os cientistas estudem o funcionamento interior da matéria

and allow engineers to build incredibly sensitive instruments

e permitem que os engenheiros criem instrumentos extremamente sensíveis

that tell us more about everything

que nos revelam mais sobre todas as coisas

from our exact position on the planet

da nossa posição exata no planeta

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

do que acontece nos locais mais longínquos do universo.

How do we create such extreme temperatures?

Como criamos essas temperaturas extremas?

In short, by slowing down moving particles.

Resumindo, abrandando as partículas em movimento.

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

Quando falamos da temperatura, estamos a falar sobre movimento.

The atoms that make up solids,

Os átomos que nos tornam sólidos, líquidos ou gases,

liquids,

and gases

are moving all the time.

estão sempre em movimento.

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

Quando os átomos se movem mais rapidamente,

sentimos que a matéria está quente.

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

Quando se movem mais devagar, sentimo-la fria.

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

Habitualmente, para arrefecer um objeto ou um gás quente,

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

colocamo-lo num ambiente mais frio, como um frigorífico.

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

Parte do movimento atómico do objeto quente

é transferido para o meio envolvente

and it cools down.

o que o arrefece.

But there’s a limit to this:

Mas há um limite para isso:

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

até o espaço exterior é demasiado quente para criar temperaturas demasiado baixas.

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

Por isso, os cientistas arranjaram forma de abrandar diretamente os átomos,

with a laser beam.

com um raio laser.

Under most circumstances,

Na maior parte das circunstâncias,

the energy in a laser beam heats things up.

a energia de um raio laser aquece as coisas.

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 ímpeto do raio pode fazer parar os átomos em movimento, arrefecendo-os.

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

É o que acontece num aparelho chamado armadilha magneto-ótica.

Atoms are injected into a vacuum chamber,

Injetam-se átomos numa câmara de vácuo

and a magnetic field draws them towards the center.

onde um campo magnético os atrai para o centro.

A laser beam aimed at the middle of the chamber

Um raio laser direcionado para o meio da câmara

is tuned to just the right frequency

é afinado para a frequência adequada

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

para que um átomo que se move na sua direção

absorva um fotão do raio laser e abrande.

The slow down effect comes from the transfer of momentum

O efeito de abrandamento provém da transferência da energia

between the atom and the photon.

entre o átomo e o fotão.

A total of six beams, in a perpendicular arrangement,

Um total de seis raios, numa disposição perpendicular,

ensure that atoms traveling in all directions will be intercepted.

assegura que os átomos que viajam em todas as direções sejam intercetados.

At the center, where the beams intersect,

No centro, onde os raios se intercetam,

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

os átomos movem-se lentamente, como envolvidos num líquido espesso

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

— um efeito que os investigadores que o inventaram

descreveram como "melaço ótico".

A magneto-optical trap like this

Uma armadilha magneto-ótico como esta

can cool atoms down to just a few microkelvins —

pode arrefecer átomos até a poucos microkelvins

about -273 degrees Celsius.

— cerca de 273 graus negativos Celsius.

This technique was developed in the 1980s,

Esta técnica foi desenvolvida nos anos 80

and the scientists who'd contributed to it

e os cientistas que contribuíram para tal

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

ganharam o Prémio Nobel da Física em 1997, por essa descoberta.

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

Desde então, o arrefecimento por laser tem sido melhorado

para obter temperaturas ainda mais baixas.

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

Mas porque é que queremos arrefecer átomos a temperaturas tão baixas?

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

Primeiro que tudo, os átomos frios podem ser detetores muito bons.

With so little energy,

Com uma energia tão baixa,

they’re incredibly sensitive to fluctuations in the environment.

são extremamente sensíveis às flutuações no meio ambiente.

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

Assim, são usados em aparelhos

que encontram depósitos subterrâneos de petróleo e de minerais

and they also make highly accurate atomic clocks,

e também nos relógios atómicos de alta precisão,

like the ones used in global positioning satellites.

como os que se usam em satélites de localização.

Secondly, cold atoms hold enormous potential

Em segundo lugar, os átomos frios têm um potencial enorme

for probing the frontiers of physics.

para explorar as fronteiras da Física.

Their extreme sensitivity makes them candidates

A sua extrema sensibilidade torna-os candidatos

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

para detetar as ondas gravitacionais em futuros detetores espaciais.

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

Também são úteis no estudo de fenómenos atómicos e subatómicos

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

que requerem medições de flutuações extremamente diminutas de energia.

Those are drowned out at normal temperatures,

Os átomos são mergulhados em temperaturas normais,

when atoms speed around at hundreds of meters per second.

quando a velocidade dos átomos é de centenas de metros por segundo.

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

O arrefecimento a laser abranda os átomos até poucos centímetros por segundo,

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

o suficiente para que o movimento provocado pelos efeitos atómicos quânticos

se torne óbvio.

Ultracold atoms have already allowed scientists to study phenomena

Os átomos ultrafrios já permitiram que os cientistas estudassem fenómenos

like Bose-Einstein condensation,

tais como a condensação Bose-Einstein,

in which atoms are cooled almost to absolute zero

em que os átomos são arrefecidos quase ao zero absoluto

and become a rare new state of matter.

e se tornam num novo estado de matéria muito raro.

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

Assim, enquanto os investigadores

continuam a tentar compreender as leis da Física,

and unravel the mysteries of the universe,

e a decifrar os mistérios do Universo,

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

fá-lo-ão com a ajuda dos átomos mais frios que ele contém.