Quais são os desafios da física para alcançar o zero absoluto? A ciência responde!

Segundo os dados coletados pela ciência, o zero absoluto é a temperatura mais baixa do universo, definida em 273,15 graus Celsius negativos. O número pode não parecer tão impressionante, já que a temperatura da lava basáltica de um vulcão pode chegar a até 1200 graus Celsius. Porém, não há nenhum local na Terra que apresente um clima tão frio.

O físico britânico William Thomson, também conhecido pelo título de Lord Kelvin, foi o primeiro cientista da história a compreender que a temperatura mais baixa possível é de -273,15 graus Celsius. Thomson percebeu que quando a temperatura diminuía de 0 °C para -1 °C, a pressão também diminuía; após alguns cálculos, ele entendeu que em -273 °C o movimento térmico das moléculas cessaria por completo.

Ou seja, o zero absoluto é exatamente a temperatura mais fria possível para a física, pois o processo de esfriamento cessa quando chega a esse nível. Imagine, se já é desconfortável viver em regiões com climas que alcançam -15 °C, é quase impossível sobreviver em ambientes que atingem -60 °C — e existem comunidades que continuam habitando em locais com esses climas extremos.

O frio mais intenso que os humanos passaram e continuam enfrentando, com o auxílio de roupas e equipamentos especiais, é no espaço. Os astronautas podem experienciar até -270 °C em caminhadas espaciais. A primeira vez que a ciência alcançou uma temperatura próxima de -273,15 °C foi um laboratório na Alemanha, durante um experimento realizado em 2021.

“O zero absoluto, temperatura na qual um sistema termodinâmico tem a energia mais baixa. Corresponde a -273,15 °C na escala de temperatura Celsius e a -459,67 °F na escala de temperatura Fahrenheit. A noção de que existe uma temperatura mais baixa foi sugerida pelo comportamento dos gases a baixas pressões: notou-se que os gases parecem contrair-se indefinidamente à medida que a temperatura diminui”, a enciclopédia Britannica descreve.

Desafios da física para o zero absoluto

Apesar de o zero absoluto ser limitado a alcançar -273,15 °C, não existe um limite para as temperaturas mais quentes do universo. Por exemplo, a lava de um vulcão pode chegar a até 1200 °C, mas o calor no núcleo do Sol pode atingir valores de até 15 milhões de graus Celsius. Em outras palavras, as medidas de vibrações de todas as partículas são mais rápidas em ambientes com temperaturas quentes, mas quando elas não têm mais nenhuma energia para continuar em movimento, chegam ao zero absoluto.

Mesmo com a descoberta realizada por William Thomson, atingir o limite ultrafrio em experimentos de laboratório não foi uma tarefa tão simples. Os primeiros testes começaram a ser realizados na década de 1990, quando os cientistas criaram uma técnica de resfriamento a laser. Contudo, a primeira vez que a temperatura mais baixa foi alcançada aconteceu durante um experimento realizado na Alemanha, em 2021.

As temperaturas próximas do zero absoluto começam a apresentar alguns efeitos, como supercondutividade, superfluidez e até a Condensação de Bose-Einstein.Fonte:  Getty Images 

Para chegar ao resultado, a equipe de cientistas da Universidade Ludwig Maximilian utilizou uma torre de 120 metros, onde foram despejados átomos de gás superfrio e magnetizados; o experimento é conhecido como resfriamento por armadilha magnética. Os pesquisadores conseguiram atingir cerca de uma fração de um milionésimo de grau acima do zero absoluto.

Apesar do sucesso nos resultados do experimento, alguns cientistas acreditam que não é mais uma urgência alcançar o zero absoluto nos próximos testes. Até porque, não é uma tarefa fácil alcançar uma temperatura menor do que já foi realizada no último estudo. Um dos aspectos mais importantes para o futuro da área é compreender os efeitos quânticos do frio absoluto.

“Estamos muito mais interessados nestes efeitos quânticos do que em atingir o zero absoluto. Átomos resfriados a laser já são usados nos padrões atômicos que definem o tempo universal (relógios atômicos) e em computadores quânticos. O trabalho em temperaturas mais baixas continua em fase de pesquisa, e as pessoas estão usando esses métodos para testar teorias físicas universais”, disse o físico da Universidade de Oxford, Christopher Foot, ao site Live Science.

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