Ondas de Kelvin quânticas são vistas pela primeira vez

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/05/2014

A descoberta deverá ajudar no estudo de supercondutores, computadores quânticos e até das estrelas de nêutrons.
[Imagem: Enrico Fonda]

Reconexão

Quando você tira o tampão da pia, surge um tornado perfeito conforme a água escapa pelo ralo.

Esse vórtice, que emerge conforme a velocidade da água aumenta, obedece às leis da mecânica clássica.

Troque a água por hélio líquido - extremamente frio - e você observará o fluido girando em torno de uma linha invisível, formando um vórtice que obedece não às leis da mecânica clássica, mas da mecânica quântica.

E é aí que coisas interessantes acontecem.

Quando dois desses tornados quânticos se aproximam, eles flexionam e dançam, algumas vezes cruzando-se em um formato de X.

Quando suas pontas se tocam, contudo, eles se retraem violentamente, em um processo chamado reconexão.

As teorias e as simulações de computador sugeriam que, depois de se afastarem um do outro, os vórtices desenvolvem ondulações chamadas "ondas de Kelvin", para se livrar rapidamente da energia gerada pela reconexão e trazer o sistema novamente para o equilíbrio.

Contudo a existência dessas ondas nunca tinha sido comprovada experimentalmente.

Foi o que conseguiu agora Enrico Fonda e seus colegas da Universidade de Maryland, nos Estados Unidos, que obtiveram evidências visuais confirmando que a reconexão de vórtices quânticos emite ondas de Kelvin.

Supercondutores e estrelas de nêutrons

Embora a turbulência em fluidos clássicos seja bem compreendida, o entendimento da turbulência em fluidos quânticos pode oferecer informações não apenas sobre sistemas de átomos aprisionados - importantes para a computação quântica - e materiais supercondutores, mas também sobre fenômenos extremos, como as estrelas de nêutrons.

No caso dos supercondutores, onde os vórtices são particularmente importantes, as informações poderão ajudar a desenvolver materiais que permaneçam supercondutores sob densidades de corrente mais altas.

"Estas primeiras observações das ondas de Kelvin certamente vão levar a novas experiências interessantes que ultrapassam os limites do nosso conhecimento destes movimentos quânticos exóticos," disse o professor Daniel Lathrop, coordenador da equipe.

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