Os condensados de Bose-Einstein são uma plataforma ideal para explorar fenômenos dinâmicos emergentes no limite de muitos corpos. Uma nuvem de átomos individuais neste estado comporta-se coletivamente como um único fluido. Este fluido quântico pode fluir sem resistência – é superfluido.
Dois superfluidos podem existir ao mesmo tempo em nuvens atômicas ultrafrias. Até agora, a sua coexistência não pôde ser observada experimentalmente. Agora, no entanto, os físicos de Universidade de Heidelberg demonstraram tal fluido quântico magnético - ele é fluido de duas maneiras - em um gás atômico.
Markus Oberthaler, pesquisador do Instituto Kirchhoff de Física, explica: “Nas últimas décadas, os condensados atômicos de Bose-Einstein foram criados a partir de tipos muito diferentes de átomos, como sódio e rubídio, mas mais recentemente também a partir de átomos mais “exóticos”, como érbio e disprósio.”
“A maioria desses átomos também exibe graus de liberdade internos – eles têm spin e se comportam como pequenos ímãs. Isto pode, em princípio, também dar origem ao fenómeno da condensação de Bose-Einstein, mas isso ainda não foi observado experimentalmente. Esta demonstração é agora possível com uma nuvem ultrafria de átomos de rubídio.”
O método denominado resfriamento evaporativo é geralmente usado para preparar um condensado de Bose-Einstein. Este trabalho é semelhante a resfriar o café em uma xícara soprando-a.
Os átomos mais rápidos na superfície do café são expelidos e espera-se até que os átomos restantes repousem a uma temperatura mais baixa. Isso é extremamente difícil de girar, então os físicos de Heidelberg escolheram outro método.
Dr. Maximilian Prüfer disse: “Inicializamos o sistema longe do equilíbrio e esperamos até que os átomos de rubídio atingissem um novo estado de equilíbrio. O que inicialmente parecia menos intuitivo revelou-se extremamente eficiente.”
Os cientistas usaram técnicas específicas de detecção e perturbação criadas apenas para a criação e rastreamento deste estado. Eles notaram que o giro também se tornou superfluido junto com o grau de liberdade do movimento. Assim, existem duas maneiras pelas quais os fluidos quânticos magnéticos podem se tornar excessivamente fluidos.
Markus Oberthaler, chefe do grupo de pesquisa “Sistemas Quânticos Sintéticos”, que também faz parte do Cluster de Excelência ESTRUTURAS da Universidade de Heidelberg, dito, “Nossos novos métodos de pesquisa nos permitem não apenas caracterizar o condensado, mas também nos permitirão compreender melhor o caminho do desequilíbrio até esse estado.”
Jornal de referência:
- Prüfer, M., Spitz, D., Lannig, S. et al. Condensação e termalização de um ferromagneto de plano fácil em um gás spinor Bose. Nat. Física. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01779-6
