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Ciência

Estado da matéria recém-desenvolvido combina superfluidez e solidez

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Pesquisadores do MIT conseguiram manipular um superfluido em um tipo de semissólido. Esse novo estado da matéria combina características da matéria sólida com as dos superfluidos.

A equipe usou lasers para transformar o condensado de Bose-Einstein em uma substância que fluía sem viscosidade (a la superfluidos). No entanto, a substância manteve a estrutura de um sólido. Os pesquisadores admitem que a descoberta não deveria fazer sentido em um nível básico.

"É contra-intuitivo ter um material que combina superfluidez e solidez", disse o líder da equipe Wolfgang Ketterle, o professor de física John D. MacArthur do MIT. "Se o seu café fosse superfluido e você mexesse, ele continuaria girando para sempre."

Ketterle ganhou um Prêmio Nobel de Física por sua co-descoberta do condensado de Bose-Einstein (BEC). BEC ocorre quando os átomos de sódio (ou bósons) são resfriados perto do zero absoluto. Nessas condições, os bósons formam um gás superfluido. Quanto ao estado supersólido, os físicos já haviam chegado perto de criá-los em laboratórios. No entanto, a pesquisa permaneceu amplamente teórica até esta descoberta. Ketterle disse que este experimento buscou levar a pesquisa de ambos os estados um passo adiante.

"O desafio agora era adicionar algo ao BEC para garantir que desenvolvesse uma forma ou forma além da forma da 'armadilha de átomos', que é a característica definidora de um sólido", disse Ketterle.

Essa adição veio na forma de lasers. A equipe usou um conjunto de lasers em uma câmara de ultra-alto vácuo para "girar" metade dos átomos do BEC. Isso levou a estados quânticos mistos na câmara e, portanto, a dois tipos de condensado. A equipe adicionou mais lasers para deslocar átomos entre os condensados. Eles chamaram isso de "spin flip".

Equipamento desenvolvido pela equipe do MIT para criar o novo assunto [Image Source: MIT, Ketterle et al]

"A parte mais difícil foi observar essa modulação de densidade", disse Junru Li, um estudante de pós-graduação do MIT que trabalhou na descoberta. A modulação da densidade ajuda a determinar se o BEC se tornou um verdadeiro supersólido. As densidades dos supersólidos não são mais constantes, embora tenham um padrão de ondulação chamado 'fases de faixa'. A equipe usou um terceiro conjunto de feixes de laser para medir a difração da modulação de densidade.

"A receita do supersólido é realmente simples, mas foi um grande desafio alinhar com precisão todos os feixes de laser e deixar tudo estável para observar a fase da faixa", Li continuou.

Os pesquisadores produziram suas descobertas na edição mais recente da Nature. Na mesma edição, uma equipe suíça desenvolveu uma maneira de transformar o condensado de Bose-Einstein em um supersólido usando espelhos para auxiliar os lasers. Ketterle disse que a outra pesquisa mostra um interesse promissor e crescente em descobrir novas formas de matéria e o potencial oculto nessas novas descobertas.

Em última análise, uma discussão mais aprofundada sobre superfluidos e supersólidos pode levar a descobertas revolucionárias sobre a supercondução. Supercondutores podem ser a chave para uma transferência eficiente de energia.

Para obter algumas informações básicas sobre o condensado de Bose-Einstein, assista a este vídeo abaixo com o professor do MIT Martin Zwierlein:

Fonte: MIT, Phys

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Assista o vídeo: Superfluido e o Quinto Estado da Matéria #Helio