Inesperado: um gás quântico se transforma em líquido 💧
Uma equipe do CNR, da Universidade de Florença e do LENS estudou a ruptura de uma gotícula quântica. Esse fenômeno, que lembra o observado em líquidos, revela propriedades inesperadas.
Simulações numéricas da ruptura de uma gotícula quântica.
Crédito: CNR-INO
As gotículas quânticas se formam a partir de gases atômicos ultrafrios. Embora sejam gases, elas se comportam como líquidos devido aos efeitos quânticos. Este estudo mostra que elas podem se quebrar sob o efeito de uma instabilidade capilar.
A instabilidade capilar, também chamada de instabilidade de Plateau-Rayleigh, é conhecida em líquidos. É ela que faz com que um jato de água se transforme em gotas. Esse mesmo efeito, nunca visto até agora em gases quânticos, foi agora observado.
Os cientistas usaram ferramentas ópticas avançadas para criar essas gotículas. Ao deixá-las se mover em um guia de ondas óptico, eles viram a gotícula se quebrar em várias gotas menores, como acontece com líquidos.
Esta pesquisa, publicada na Physical Review Letters, baseia-se em experimentos e simulações. Ela permite entender melhor os estados quânticos da matéria e suas futuras aplicações.
Os resultados podem ajudar a fabricar redes de gotículas quânticas. Essas redes poderiam ser usadas em sensores de alta precisão ou memórias quânticas.
O que é uma gotícula quântica?
Uma gotícula quântica é um gás ultrafrio que se comporta como um líquido devido aos efeitos quânticos. Esse comportamento não existe em gases comuns.
As interações entre átomos, controladas pelos pesquisadores, estabilizam essas gotas. Isso permite criar estruturas coerentes apesar de sua natureza gasosa.
Essas gotículas têm pontos em comum com líquidos, como a tensão superficial. Mas seu funcionamento é regido pela mecânica quântica, o que as torna únicas.
Elas são ideais para estudar os limites entre a física clássica e a quântica e podem ser úteis para tecnologias do futuro.
Como esse fenômeno é observado em um gás quântico?
Para observar a instabilidade capilar em um gás quântico, são necessárias técnicas muito precisas. Os pesquisadores resfriam os átomos a temperaturas próximas do zero absoluto com lasers.
Uma vez formada, a gotícula é colocada em um guia de ondas óptico. Ela se alonga sob o efeito da tensão superficial e depois se quebra em várias gotas menores, como em um líquido.
Simulações complementam essas observações e mostram em detalhes como a gotícula se fragmenta.
Essa abordagem combinada permite entender melhor esses sistemas quânticos e abre caminho para novas descobertas em condições extremas.