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A água quente congela mais rápido do que a água fria? Aristóteles pode ter sido o primeiro a abordar esta questão que mais tarde ficou conhecida como a Efeito Mpemba.
Este fenômeno originalmente se referia ao dependência de temperatura inicial não monotônica do tempo de início do congelamento, mas foi observado em vários sistemas – incluindo colóides – e também se tornou conhecido como um misterioso fenômeno de relaxamento que depende das condições iniciais.
No entanto, poucos investigaram anteriormente o efeito em sistemas quânticos.
Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Kyoto e da Universidade de Agricultura e Tecnologia de Tóquio mostrou que o efeito Mpemba quântico da temperatura pode ser realizado em uma ampla gama de condições iniciais.
“O efeito quântico Mpemba carrega a memória das condições iniciais que resultam em relaxamento térmico anômalo em momentos posteriores”, explica o líder do projeto e co-autor Hisao Hayakawa, do Instituto Yukawa de Física Teórica de KyotoU.
A equipe de Hayakawa preparou dois sistemas com pontos quânticos conectados a um banho de calor, um com corrente fluindo e outro em estado de equilíbrio. Ambos foram extintos para um estado de equilíbrio de baixa temperatura, permitindo à equipe acompanhar sua evolução temporal em direção a um estado estacionário em relação à matriz de densidade, energia, entropia e – mais criticamente – temperatura.
“Quando as duas cópias se cruzaram antes de atingirem o mesmo estado de equilíbrio – de modo que a parte mais quente se tornou mais fria e vice-versa, numa inversão de identidade – sabíamos que tínhamos alcançado o efeito quântico térmico Mpemba”, diz o co-autor Satoshi Takada. do TUAT.
“Depois de analisar o equação mestra quânticatambém descobrimos que obtivemos o efeito quântico térmico Mpemba em uma ampla gama de parâmetros, incluindo temperaturas de reservatórios e potenciais químicos, “acrescenta o primeiro e autor correspondente Amit Kumar Chatterjee, também de KyotoU.
“Nossos resultados nos encorajam a explorar o uso potencial do efeito quântico Mpemba em aplicações futuras além das análises térmicas”, reflete Hayakawa.
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