Mecânica quântica: cientistas criam objeto quântico de comportamento estranho em laboratório

Conhecido como mecânica quântica, o estudo do comportamento do Universo em menor escala continua a nos surpreender. Agora, cientistas foram capazes de criar com sucesso um objeto quântico chamado “parede de domínio”.

Foi a primeira vez que essas paredes foram geradas em laboratório, o que abre caminho para produção sob demanda do que é conhecido como condensado de Bose-Einstein: junções de domínios agrupados de átomos armazenados a temperaturas muito frias sob certas condições.

Imagem editada mostrando a parede de domínio como linha mais leve entre dois grupos de átomos. Crédito: Kai-Xuan Yao

Segundo os pesquisadores que criaram essas paredes de domínio, isso pode acabar lançando uma nova luz em muitas áreas diferentes da mecânica quântica, como a eletrônica quântica, a memória quântica e o comportamento de partículas quânticas exóticas.

“É como uma duna de areia no deserto — é feita de areia, mas a duna age como um objeto que se comporta de forma diferente dos grãos individuais de areia”, declarou o físico Kai-Xuan Yao, pesquisador da Universidade de Chicago.

Abordagens anteriores sobre paredes de domínio nunca foram capazes de produzir esses objetos em laboratório até agora, dando aos cientistas a capacidade de analisá-las de novas maneiras. Segundo os pesquisadores, essas paredes de domínio agem como objetos quânticos independentes, mas não necessariamente da maneira que eles esperavam.

Entenda o comportamento inesperado do objeto quântico criado em laboratório

Esse comportamento inesperado mostra as paredes de domínio se juntando a uma classe de objetos chamados fenômenos emergentes, onde partículas que se unem parecem seguir um conjunto diferente de leis físicas do que partículas que estão operando por conta própria.

Uma das observações incomuns feitas pela equipe é a forma como as paredes de domínio reagem aos campos elétricos, algo que precisará de mais estudos para compreender melhor. Por enquanto, somente o fato de ser capaz de produzir e manipular essas paredes já é um passo importante.

“Temos muita experiência no controle de átomos”, diz o físico Cheng Chin, também da Universidade de Chicago. “Sabemos que se você empurrar átomos para a direita, eles vão se mover para a direita. Mas aqui, se você empurrar a parede de domínio para a direita, ela se move para a esquerda”.

Parte da razão pela qual a descoberta é tão importante é que ela poderia nos ensinar mais sobre como os átomos se comportaram no início da existência do Universo: partículas que antes eram agrupadas eventualmente se expandiram para formar estrelas e planetas, e os cientistas gostariam de saber exatamente como isso aconteceu.

Essa pesquisa recente, publicada na revista científica Nature, é apoiada no que é conhecido como teoria do medidor dinâmico — uma maneira de testar e calcular a dinâmica dos fenômenos quânticos em laboratório. Essas descobertas poderiam explicar como fenômenos emergentes operam em tudo, desde materiais até o universo primitivo.

Além de “olhar para trás”, os pesquisadores também estão mirando o futuro. Uma vez mais entendido sobre como as paredes de domínio podem ser controladas, isso pode abrir oportunidades para novas tecnologias quânticas.

“Pode haver aplicações para este fenômeno em termos de fabricação de material quântico programável ou processadores de informações quânticas”, acredita Chin. “Ele pode ser usado para criar uma maneira mais robusta de armazenar informações quânticas ou permitir novas funções em materiais. Mas antes que possamos descobrir isso, o primeiro passo é entender como controlá-los”.

Fonte: Olhar Digital