Físicos explorando o mundo quântico assistiram ao nascimento de uma quasipartícula, lançando luz sobre o estranho comportamento dessas bizarras “partículas falsas”.
As quasipartículas têm sido uma entidade enigmática no mundo da física desde que foram introduzidas como conceito na década de 1930. Eles são distúrbios estranhos em sistemas físicos que não são partículas, mas se comportam como partículas. Em um novo estudo, os físicos foram capazes de observar um tipo estranho de quase-partícula nascendo, o que lhes permitiu explorar o comportamento desses estranhos sistemas físicos.
“As quasipartículas são extremamente interessantes, pois podem consistir em inúmeras partículas e suas excitações”, disse Magnus G. Skou, físico da Universidade Aarhus, na Dinamarca, que trabalhou neste estudo.
Neste novo estudo, a equipe essencialmente criou quasipartículas. Para fazer isso, eles usaram um gás ultra-frio de átomos. Os pesquisadores prepararam um “estado de superposição coerente” de átomos – átomos existindo em dois estados ao mesmo tempo – em um condensado de Bose-Einstein, que é um grupo de átomos resfriados a quase zero absoluto que se aglomeram, agindo como um átomo. Usando radiação de radiofrequência ultrarrápida, eles criaram impurezas nos átomos, permitindo-lhes estudar as impurezas quânticas.
“Nossos experimentos foram realizados usando um meio de átomos resfriados a uma temperatura incrivelmente baixa de apenas um bilionésimo de grau acima do zero absoluto, que está muito abaixo da temperatura do espaço sideral”, disse Skou.
Eles observaram essas superposições quânticas e as viram finalmente evoluir para um certo tipo de quasipartícula conhecida como quasipartícula polarônica, que é uma mistura transitória de elétrons e átomos que existe por apenas trilionésimos de segundo. Esses tipos de quasipartículas podem permitir aos cientistas estudar como os elétrons e os átomos interagem em um material sólido.
A quasipartícula polarônica, ou polaron, que viram surgir, era uma variedade particular conhecida como polaron de Bose. Os polarons de Bose são quasipartículas feitas de certos tipos de átomos imersos em um condensado de Bose-Einstein. Este estudo marcou a primeira vez que os pesquisadores observaram diretamente o “nascimento” de um polaron de Bose, pois essas observações são difíceis de fazer porque esses processos acontecem muito rápido.
Ao observar o nascimento dessas quasipartículas e estudar suas impurezas quânticas, “descobrimos que as impurezas começaram a interagir dinamicamente com os átomos do meio e medimos essa evolução”, disse Skou.
“Nosso estudo é um grande passo à frente na compreensão dos polarons de Bose, sua dinâmica de desequilíbrio e como eles são formados”, disse Skou. “Esses fenômenos quânticos são extremamente fascinantes por si só, mas, além disso, conjectura-se que sejam elementos-chave em tecnologias exóticas, como semicondutores orgânicos e supercondutores.”
Publicado em 12/03/2021 23h31
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