Os materiais mais frios do mundo não estão localizados na Antártica.
Nem no topo do monte Everest ou enterrados em uma geleira.
Estão dentro de laboratórios de física:
nuvens de gases a poucas frações de um grau acima do zero absoluto.
Isso é 395 milhões de vezes mais frio do que a sua geladeira,
100 milhões de vezes mais frio que o nitrogênio líquido
e 4 milhões de vezes mais frio que o espaço sideral.
A temperaturas tão baixas, os cientistas compreendem o funcionamento da matéria
e os engenheiros constroem aparelhos incrivelmente sensíveis,
que nos ensinam sobre tudo,
da nossa localização exata no planeta
ao que acontece nas regiões mais distantes do universo.
Como criamos temperaturas tão extremas?
Em resumo, ao desacelerar as partículas que estão em movimento.
Quando falamos sobre temperatura, na verdade estamos falamos em movimento.
Os átomos que fazem parte dos sólidos, dos líquidos e dos gases
estão em constante movimento.
Quando os átomos se movem mais rápido, entendemos a matéria como quente.
Quando se movem mais devagar, entendemos a matéria como fria.
No dia a dia, para esfriar um objeto ou gás quente,
nós o colocamos em um ambiente mais frio, como a geladeira.
Uma parte do movimento atômico no objeto quente
se transfere para o ambiente e ele esfria.
Mas existe um limite:
até mesmo o espaço sideral é quente demais para criar temperaturas muito baixas.
Em vez disso, os cientistas descobriram uma maneira
de desacelerar os átomos de forma direta, com um laser.
Na maioria das circunstâncias, a energia do laser aquece as coisas.
Mas, se for usado de forma muito precisa,
o impulso do raio pode retardar os átomos em movimento, esfriando-os.
É o que ocorre num aparelho chamado de armadilha magneto-ótica.
Os átomos são injetados numa câmera de vácuo
e o campo magnético os atrai para o centro.
Um laser apontado para o meio da câmara é ajustado na frequência exata
em que um átomo que se mova na sua direção absorva um de seus fótons e desacelere.
O efeito de desaceleração advém da transferência de impulso
entre o átomo e o fóton.
Um total de seis raios, em um arranjo perpendicular,
garantem que os átomos se movendo em todas as direções serão interceptados.
No centro, onde os raios se cruzam,
os átomos se movem bem devagar, como se presos num líquido denso,
um efeito que os pesquisadores descreveram como "melado ótico".
Uma armadilha magneto-ótica pode esfriar os átomos até poucos microkelvins,
ou cerca de menos 273 graus Celsius.
Essa técnica foi desenvolvida nos anos 80,
e os cientistas que a desenvolveram
ganharam o Prêmio Nobel de Física, em 1997, pela descoberta.
Desde então,
o resfriamento a laser foi refinado para atingir temperaturas mais baixas.
Mas para que resfriar tanto os átomos?
Primeiro, átomos frios são excelentes detectores.
Com tão pouca energia,
eles se tornam incrivelmente sensíveis a flutuações no ambiente.
São usados em aparelhos para encontrar depósitos de óleos e minerais subterrâneos
e também servem como relógios atômicos muito precisos,
como os utilizados em satélites de posicionamento global.
Segundo, átomos frios têm um bom potencial para explorar as fronteiras da física.
A extrema sensibilidade faz com que sejam candidatos
ao uso na detecção de ondas gravitacionais em futuros detectores no espaço.
Também são úteis no estudo dos fenômenos atômicos e subatômicos,
que necessitam da medição de flutuações mínimas na energia dos átomos.
Elas ficam minimizadas nas temperaturas normais,
quando os átomos se movem a centenas de metros por segundo.
O resfriamento a laser pode desacelerar os átomos para centímetros por segundo,
o suficiente para que o movimento causado pelos efeitos quânticos se torne óbvio.
Os átomos superfrios já permitiram que os cientistas estudassem fenômenos
como o condensado de Bose-Einstein,
em que os átomos são resfriados até quase atingir o zero absoluto
e se tornam um raro e novo estado da matéria.
Enquanto os pesquisadores continuarem a jornada para entender as leis da física
e desvendar os mistérios do Universo,
contarão com a ajuda dos átomos mais frios que existem nele.