Estação Espacial recebe atualização em laboratório quântico para criação do quinto estado da matéria pela NASA

Um laboratório quântico do tamanho de um frigobar, situado na Estação Espacial Internacional (ISS), recebeu uma atualização substancial, capacitando a NASA a investigar e gerar o que é conhecido como o quinto estado da matéria.

Com o novo conjunto de aprimoramentos no Laboratório de Átomos Frios da Estação Espacial Internacional, a agência espacial norte-americana pode aprofundar suas pesquisas sobre a mecânica quântica em um ambiente de gravidade zero e nas temperaturas mais baixas que a ciência já conseguiu atingir.

“Em temperaturas extremamente baixas, a matéria se comporta de maneira drasticamente diferente de tudo o que já experimentamos”, afirmou Jason Williams, cientista de projeto do Laboratório de Átomos Frios no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, que foi responsável pela construção da instalação, em um comunicado. Ele adicionou que “A natureza ondulatória da matéria predomina, e a matéria ultrafria pode se comportar de maneiras não apenas inesperadas, mas que também permitem medições extremamente precisas de tempo, gravidade e movimento. O laboratório possui muitas ferramentas — especialmente com esta última atualização — que nos permitem investigar a natureza do universo.”

Desvendando o comportamento singular das partículas quânticas

Os átomos e suas partículas subatômicas são os objetos centrais da mecânica quântica, cujo comportamento se distingue fundamentalmente do que observamos no mundo macroscópico. A física quântica, por exemplo, sugere que as partículas podem ocupar múltiplos lugares simultaneamente, fenômeno conhecido como superposição quântica; ou estar conectadas misteriosamente a grandes distâncias através do entrelaçamento quântico; além de poderem se deslocar no espaço-tempo tanto como ondas quanto como objetos discretos e fixos.

Contudo, a observação desses fenômenos é extremamente complexa. Em primeiro lugar, os átomos são minúsculos, com uma escala tão reduzida que, se um átomo tivesse o tamanho de uma bola de golfe, um ser humano que a impulsionasse teria uma altura comparável à distância entre a Terra e a Lua. Em segundo lugar, é quase impossível isolar a medição desses comportamentos em ambientes “normais” (como na Terra), pois o comportamento quântico desejado é facilmente perturbado pela energia do calor e pela força da gravidade.

Para mitigar essas dificuldades, o Laboratório de Átomos Frios da ISS, com dimensões compactas, utiliza lasers para resfriar gases como rubídio e potássio a patamares próximos do zero absoluto. Sob essas condições extremas, os átomos transformam-se em um estado da matéria chamado condensado de Bose-Einstein, onde uma vasta quantidade de átomos passa a agir como uma única onda de matéria quântica.

Tal arranjo não só viabiliza aos pesquisadores a observação de comportamentos quânticos em uma escala muito maior do que a de átomos individuais, mas a gravidade reduzida no espaço permite que essas ondas de matéria condensada se expandam e evoluam por períodos significativamente mais longos e sem interrupções, algo impraticável nas condições terrestres.

Esta representa a quarta grande modernização do Laboratório de Átomos Frios da NASA, desde sua instalação na Estação Espacial Internacional (ISS) em 2018. A agência espacial informou que as principais melhorias nesta última atualização abrangem uma armadilha magnética reprojetada para conter as nuvens de átomos, fontes de átomos aprimoradas e capacidades de medição mais precisas.

Em abril de 2026, os cientistas enviaram estas atualizações para a ISS, onde já foram instaladas, ativadas e iniciaram as medições de ponta. Além de permitir novos estudos em física fundamental, a análise desses efeitos é vital para o desenvolvimento de futuras tecnologias quânticas espaciais de alta precisão, aplicadas em áreas como posicionamento, navegação, sincronização e detecção de gravidade. Essas inovações poderão, no futuro, capacitar astronautas a navegar na Lua sem a dependência do GPS e a criar mapas de gravidade da Terra com elevada exatidão.

“No século passado, houve uma revolução quântica que levou ao desenvolvimento de lasers, celulares e ressonâncias magnéticas para imagens médicas”, destacou Ethan Elliott, cientista adjunto de projetos do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, na Califórnia, em um comunicado. Ele complementou: “Estamos realizando a Quântica 2.0 – manipulação direta de grandes estados quânticos – e esperamos avanços semelhantes na tecnologia quântica ao desenvolver essa ciência em órbita.”