Uma equipe de físicos em Barcelona criou gotas líquidas 100 milhões de vezes mais finas que a água, que se mantêm unidas por leis quânticas estranhas.
Em um artigo publicado no dia 14 de dezembro na revista Science, os pesquisadores revelaram que essas gotículas bizarras emergiram no mundo microscópico e estranho de uma treliça a laser - uma estrutura óptica usada para manipular objetos quânticos - em um laboratório do Instituto Espanhol de Ciências Fotográficas, ou Instituto de Ciências Fotônicas (ICFO). E eram verdadeiros líquidos: substâncias que mantêm seu volume independentemente da temperatura externa e formam gotículas em pequenas quantidades. Isso é o contrário dos gases, que se espalham para encher seus recipientes. Mas eles eram muito menos densos do que qualquer líquido existente em circunstâncias normais e mantinham seu estado líquido através de um processo conhecido como flutuação quântica.
Os pesquisadores resfriaram um gás de átomos de potássio resfriado a menos 459,67 graus Fahrenheit (menos 273,15 graus Celsius), próximo ao zero absoluto. A essa temperatura, os átomos formaram um condensado de Bose-Einstein. Esse é um estado da matéria em que átomos frios se agrupam e começam a se sobrepor fisicamente. Esses condensados são interessantes porque suas interações são dominadas por leis quânticas, e não pelas interações clássicas que podem explicar o comportamento da maioria dos grandes volumes de matéria.
Quando os pesquisadores juntaram dois desses condensados, eles formaram gotículas, unindo-se para preencher um volume definido. Mas, diferentemente da maioria dos líquidos, que mantêm suas formas de gotículas unidas através das interações eletromagnéticas entre moléculas, essas gotículas mantêm suas formas através de um processo conhecido como "flutuação quântica".
A flutuação quântica emerge do princípio da incerteza de Heisenberg, que afirma que as partículas são basicamente probabilísticas - elas não mantêm um nível de energia ou lugar no espaço, mas são espalhadas por vários níveis e locais de energia possíveis. Essas partículas "manchadas" agem um pouco como se estivessem pulando através de seus possíveis locais e energias, aplicando uma pressão sobre seus vizinhos. Adicione todas as pressões de todas as partículas que fluem e você descobrirá que elas tendem a se atrair mais do que se repelem. Essa atração os une em gotículas.
Essas novas gotículas são únicas, pois a flutuação quântica é o efeito dominante que as mantém em seu estado líquido. Outros "fluidos quânticos", como o hélio líquido, demonstram esse efeito, mas também envolvem forças muito mais poderosas que os unem muito mais fortemente.
As gotículas de condensado de potássio, no entanto, não são dominadas por essas outras forças e têm partículas que interagem muito fracamente e, portanto, se espalham por espaços muito mais amplos - mesmo quando mantêm suas formas de gotículas. Em comparação com gotículas de hélio semelhantes, escrevem os autores, esse líquido é duas ordens de grandeza maior e oito ordens de grandeza mais diluídas. Isso é muito importante para os pesquisadores, escrevem os pesquisadores; gotículas de potássio podem resultar em modelos quânticos muito melhores para experimentos futuros do que o hélio.
As gotículas quânticas têm seus limites, no entanto. Se eles têm poucos átomos envolvidos, eles colapsam, evaporando no espaço circundante.
