Na natureza, vórtices podem ser encontrados em todos os lugares: o redemoinho de água pode produzir 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 Informação Quântica. 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, 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 na Nature Physics, 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.”
Publicado em 03/11/2022 15h56
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