doi.org/10.1038/s41586-024-07176-8
Credibilidade: 999
#buraco negro
Pesquisadores criaram um tornado quântico em hélio superfluido para simular condições de buraco negro, avançando nossa compreensão da física dos buracos negros e do comportamento de campos quânticos em espaços-tempos curvos, culminando em uma exposição única de arte e ciência
Os cientistas criaram, pela primeira vez, um vórtice quântico gigante em hélio superfluido para imitar um buraco negro.
Esta descoberta permitiu-lhes observar com maior detalhe como os buracos negros analógicos se comportam e interagem com o seu entorno.
Uma pesquisa liderada pela Universidade de Nottingham, em colaboração com o King’s College London e a Universidade de Newcastle, criou uma nova plataforma experimental: um tornado quântico.
Eles criaram um vórtice giratório gigante dentro do hélio superfluido que é resfriado às temperaturas mais baixas possíveis.
Através da observação da dinâmica das ondas minúsculas na superfície do superfluido, a equipe de pesquisa mostrou que esses tornados quânticos imitam as condições gravitacionais próximas a buracos negros em rotação.
A pesquisa foi publicada hoje na Nature.
O principal autor do artigo, Dr. Patrik Svancara, da Escola de Ciências Matemáticas da Universidade de Nottingham, explica: O uso de hélio superfluido nos permitiu estudar pequenas ondas de superfície com maior detalhe e precisão do que em nossos experimentos anteriores em água.
Como a viscosidade do hélio superfluido é extremamente pequena, fomos capazes de investigar meticulosamente sua interação com o tornado superfluido e comparar as descobertas com nossas próprias projeções teóricas.
Sistema Criogênico Avançado e Insights Quânticos
A equipe construiu um sistema criogênico personalizado capaz de conter vários litros de hélio superfluido em temperaturas inferiores a -271°C.
A esta temperatura o hélio líquido adquire propriedades quânticas incomuns.
Essas propriedades normalmente impedem a formação de vórtices gigantes em outros fluidos quânticos, como gases atômicos ultrafrios ou fluidos quânticos de luz.
Este sistema demonstra como a interface do superfluido hélio atua como uma força estabilizadora para esses objetos.
O Dr. Svancara continua: O hélio superfluido contém pequenos objetos chamados vórtices quânticos, que tendem a se espalhar uns dos outros.
Em nossa configuração, conseguimos confinar dezenas de milhares desses quanta em um objeto compacto semelhante a um pequeno tornado, alcançando um fluxo de vórtice com força recorde no reino dos fluidos quânticos.
Vinculando vórtices quânticos a Física do Buraco Negro
Os pesquisadores descobriram paralelos intrigantes entre o fluxo do vórtice e a influência gravitacional dos buracos negros no espaço-tempo circundante.
Esta conquista abre novos caminhos para simulações de teorias quânticas de campos de temperatura finita dentro do complexo reino dos espaços-tempos curvos.
A professora Silke Weinfurtner, que lidera o trabalho no Laboratório de Buracos Negros onde esta experiência foi desenvolvida, destaca a importância deste trabalho: Quando observámos pela primeira vez assinaturas claras da física dos buracos negros na nossa experiência analógica inicial em 2017, foi um momento inovador para compreender alguns dos fenômenos bizarros que muitas vezes são desafiadores, se não impossíveis, de estudar de outra forma.
Agora, com a nossa experiência mais sofisticada, levámos esta investigação para o próximo nível, o que poderá eventualmente levar-nos a prever como os campos quânticos se comportam em espaços-tempos curvos em torno de buracos negros astrofísicos.-
Publicado em 26/07/2024 11h50
Artigo original:
- https://scitechdaily.com/new-quantum-tornado-experiments-challenge-our-understanding-of-black-holes/
Estudo original: