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O hélio-4 líquido, que está em um estado superfluido em temperaturas criogênicas próximas do zero absoluto (-273°C), possui um vórtice especial chamado vórtice quantizado que se origina de efeitos da mecânica quântica. Quando a temperatura é relativamente alta, o fluido normal existe simultaneamente no hélio superfluido, e quando o vórtice quantizado está em movimento, ocorre fricção mútua entre ele e o fluido normal. No entanto, é difícil explicar com precisão como um vórtice quantizado interage com um fluido normal em movimento. Embora vários modelos teóricos tenham sido propostos, não está claro qual modelo é o correto.
Um grupo de pesquisa liderado pelo professor Makoto Tsubota e pelo professor assistente nomeado especialmente Satoshi Yui, da Graduate School of Science e do Nambu Yoichiro Institute of Theoretical and Experimental Physics, Osaka Metropolitan University, respectivamente, em cooperação com seus colegas da Florida State University e Keio University, investigou numericamente a interação entre um vórtice quantizado e um fluido normal. Com base nos resultados experimentais, os pesquisadores decidiram o mais consistente de vários modelos teóricos. Eles descobriram que um modelo que considera mudanças no fluido normal e incorpora fricção mútua teoricamente mais precisa é o mais compatível com os resultados experimentais.
“O assunto deste estudo, a interação entre um vórtice quantizado e um fluido normal, tem sido um grande mistério desde que comecei minha pesquisa neste campo há 40 anos”, afirmou o professor Tsubota. “Avanços computacionais tornaram possível lidar com esse problema, e o brilhante experimento de visualização feito por nossos colaboradores na Florida State University levou a um avanço. Como costuma acontecer na ciência, desenvolvimentos subsequentes na tecnologia tornaram possível elucidar e este estudo é um bom exemplo disso.”
Suas descobertas foram publicadas em Natureza Comunicações.
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