Uma equipe de Kyoto liderada por Takahashi Yoshiro usou lasers para resfriar férmions, átomos de itérbio, a um bilionésimo de grau do zero absoluto, um limite inatingível no qual todo movimento para. Isso é cerca de 3 bilhões de vezes mais frio do que a temperatura no espaço interestelar, que ainda está aquecendo o calor residual do Big Bang.
“Se uma civilização alienígena não está fazendo os mesmos experimentos agora, então o laboratório da Universidade de Kyoto cria os férmions mais frios do universo”, disse Caden Hazzard, um dos participantes do experimento. Os férmions não são partículas raras. Estes incluem, por exemplo, elétrons, e eles são um dos dois tipos de partículas que compõem toda a matéria.”
Os átomos estão sujeitos às leis da dinâmica quântica, assim como elétrons e fótons, mas seu comportamento quântico só se torna aparente quando sua temperatura se aproxima do zero absoluto. Os físicos estudam as propriedades quânticas de átomos ultrafrios há um quarto de século. Os lasers são necessários tanto para resfriar partículas quanto para limitar seu movimento em treliças ópticas, canais de luz de uma, duas ou três dimensões, que podem servir como máquinas quânticas capazes de resolver problemas complexos inacessíveis aos computadores clássicos.
“A vantagem desse resfriamento é que a física muda significativamente”, explicou Hazzard. “A física está se tornando mais quântica e permite que você veja novos fenômenos.”
A equipe de Takahashi usou essa abordagem para criar o chamado modelo Hubbard, proposto em 1963. Os físicos o usam para estudar o comportamento magnético e supercondutor de materiais, especialmente aqueles em que ocorre o comportamento coletivo de elétrons, escreve Phys.org.
O modelo de Hubbard resultante tem uma simetria especial, que é denotada como SU (n). SU é um grupo unitário especial, uma forma matemática de descrever a simetria, e n são os possíveis estados de spin das partículas no modelo. Quanto maior n, maior a simetria do modelo e mais complexo o comportamento magnético que ele descreve. Os átomos de itérbio têm seis possíveis estados de spin, e o experimento de Kyoto foi o primeiro a revelar correlações magnéticas no modelo SU(6) de Hubbard. É impossível calculá-los em um computador clássico.
Este experimento abre a oportunidade para os físicos observarem o comportamento de sistemas quânticos complexos.
Em 2019, físicos americanos simularam plasma quente do centro de uma estrela morta usando plasma cerca de 50 vezes mais frio que a temperatura do espaço sideral.
2022-09-02 17:08:18
Autor: Vitalii Babkin