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Uma equipe de físicos quânticos de Innsbruck, na Áustria, liderada pela três vezes vencedora do ERC Francesca Ferlaino, estabeleceu um novo método para observar vórtices em gases quânticos dipolares. Esses vórtices quânticos são considerados uma forte indicação de superfluidez, o fluxo sem atrito de um gás quântico, e agora foram detectados experimentalmente pela primeira vez em gases dipolares.
Os vórtices são onipresentes na natureza: girar a água pode criar redemoinhos. Quando a atmosfera é agitada, enormes tornados podem se formar. Este também é o caso no mundo quântico, exceto que muitos vórtices idênticos estão sendo formados simultaneamente – o vórtice é quantizado. Em muitos gases quânticos, esses vórtices quantizados já foram demonstrados. “Isso é interessante porque esses vórtices são uma indicação clara do fluxo sem atrito de um gás quântico – a chamada superfluidez”, diz Francesca Ferlaino, do Departamento de Física Experimental da Universidade de Innsbruck e do Instituto de Óptica Quântica e Quântica. Informações na Academia Austríaca de Ciências.
Ferlaino e sua equipe estão pesquisando gases quânticos feitos de elementos fortemente magnéticos. Para esses gases quânticos dipolares, nos quais os átomos estão altamente conectados uns aos outros, os vórtices quânticos não puderam ser demonstrados até agora. Os cientistas desenvolveram um novo método: “Usamos a direcionalidade do nosso gás quântico de disprósio, cujos átomos se comportam como muitos pequenos ímãs, para agitar o gás”, explica Manfred Mark, da equipe de Francesca Ferlaino. Para fazer isso, os cientistas aplicam um campo magnético ao seu gás quântico de tal forma que esse gás inicialmente redondo, em forma de panqueca, torna-se elipticamente deformado devido à magnetostrição. Essa ideia, tão simples quanto poderosa, surgiu de uma proposta teórica há alguns anos pela equipe teórica da Universidade de Newcastle, liderada por Nick Parker e da qual Thomas Bland, segundo autor do artigo, era membro. “Ao girar o campo magnético, podemos girar o gás quântico”, explica Lauritz Klaus, primeiro autor do artigo atual. “Se girar rápido o suficiente, então pequenos vórtices se formam no gás quântico. É assim que o gás tenta equilibrar o momento angular.” Em velocidades rotacionais suficientemente altas, faixas peculiares de vórtices se formam ao longo do campo magnético. Estas são uma característica especial dos gases quânticos dipolares e agora foram observadas pela primeira vez na Universidade de Innsbruck, na Áustria.
O novo método, agora apresentado em Natureza Física, será usado para estudar a superfluidez em estados supersólidos em que a matéria quântica é simultaneamente sólida e líquida. “De fato, ainda é uma grande questão em aberto o grau de caráter superfluido nos estados supersólidos recém-descobertos, e essa questão ainda é muito pouco estudada hoje.”
O trabalho foi feito em cooperação com Giacomo Lamporesi, da Universidade de Trento, na Itália, e o teórico Russell Bisset, da Universidade de Innsbruck, e foi apoiado financeiramente pelo Conselho Europeu de Pesquisa ERC, o Austrian Science Fund FWF e a Academia Austríaca de Ciências. ÖAW, entre outros.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Innsbruck. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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