Uma equipa de físicos do Instituto de Ciências Fotónicas (ICFO) em Barcelona, Espanha, criou gotículas 100 milhões de vezes mais finas do que a água.
Este líquido mantém-se unido através de estranhas leis quânticas, em fenómeno inédito até agora. A descoberta já foi publicada na revista Science na quinta-feira.
As “esquisitas” gotas surgiram no estranho, microscópico mundo de uma rede laser, uma estrutura ótica usada para manipular objetos quânticos, no laboratório espanhol.
Os cientistas concluíram que eram verdadeiros líquidos: substâncias que mantêm o volume independentemente da temperatura externa e que formam gotas em pequenas quantidades, o que está em oposição aos gases, que se espalham para encher os recipientes.
No entanto, as gotículas eram muito menos densas do que que qualquer líquido existente em circunstâncias normais, porque mantinham o estado líquido através de um processo conhecido como flutuação quântica.
Os cientistas esfriaram átomos de potássio a menos 273,15º Celsius, perto do zero absoluto. A essa temperatura, os átomos formaram um condensado de Bose-Einstein, um estado da matéria no qual os átomos frios se acumulam e começam a sobrepor-se fisicamente.
Esses condensados são interessantes porque as suas interações são dominadas por leis quânticas.
Quando os investigadores juntaram dois desses condensados, estes formaram gotículas, unindo-se para preencher um volume definido. Mas, ao contrário da maioria dos líquidos, que mantêm a forma através das interações eletromagnéticas entre moléculas, essas gotículas mantiveram as formas através de um processo conhecido como “flutuação quântica”.
A flutuação quântica surge do princípio de incerteza de Heisenberg, que afirma que as partículas são basicamente probabilísticas – não possuem um nível de energia ou espaço, mas podem estar em vários níveis de energia e locais possíveis. Essas partículas agem um pouco como se estivessem “a saltar” por todos os locais e energias possíveis ao mesmo tempo, aplicando pressão sobre os vizinhos.
Devido a todas as pressões, essas partículas tendem a atrair-se mais do que a repelir-se e essa mesma atração liga-as em gotículas.
As novas gotículas são únicas porque a flutuação quântica é o efeito dominante que as mantém no estado líquido. Outros “fluidos quânticos”, como o hélio líquido, demonstram esse efeito, mas também envolvem forças muito mais poderosas que os atraem mais.
As gotículas de condensado de potássio, no entanto, não são dominadas por essas forças e possuem partículas de interação fraca. Logo, espalham-se em espaços muito maiores, mesmo que mantenham as formas de gotículas.
Em comparação com as gotículas de hélio similares, o líquido é de duas ordens de grandeza maior e oito ordens de magnitude mais diluído, o que é bom para os cientistas em geral, uma vez que as gotículas de potássio podem resultar em modelos de líquidos quânticos muito melhores para experiências futuras.
No entanto, as gotículas quânticas têm os seus limites. Se tiverem poucos átomos envolvidos, desmoronam, evaporando no espaço circundante.
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