Um parafuso de Arquimedes para átomos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/02/2021

O gás permanece anormalmente estável à medida que é bombeado para estados de energia mais elevados - como a água sendo transportada por um parafuso de Arquimedes.
[Imagem: Domínio Público]

Estados de cicatriz

Durante uma viagem ao Egito, o matemático grego Arquimedes teve uma ideia inusitada, que hoje leva o seu nome.

O parafuso de Arquimedes é uma máquina que consiste em uma espécie de parafuso de rosca larga que gira dentro de um tubo oco, podendo ser utilizado para levar água ou outros materiais de um ponto mais baixo para um ponto mais alto.

Agora, Wil Kao e colegas da Universidade de Stanford, nos EUA, criaram um parafuso de Arquimedes que, em vez de água, carrega átomos entre estados de baixa energia e estados de alta energia.

Mas o experimento fez mais do que os pesquisadores esperavam: Além de estabilizar completamente os átomos, o que é inesperado, o mecanismo criou o que os físicos chamam de "estados de cicatriz", trajetórias extremamente raras de partículas em um sistema quântico caótico, no qual as partículas repetidamente refazem seus passos, como rastros se sobrepondo em uma trilha.

Quando se trabalha com gases, o normal é que, passando pelo processo de termalização, não importa a forma do recipiente, o gás sempre irá colapsar na forma de uma bola ou algo parecido. Neste caso, porém, o gás do elemento disprósio se mantém estável no parafuso, sem descer rosca abaixo, como seria de se esperar.

Os pesquisadores inverteram o gás atômico entre as condições atrativas e repulsivas, elevando ou "rosqueando" o sistema para estados de energia cada vez mais elevados, mas os átomos ainda assim não entraram em colapso.

Tecnologias quânticas

Os estados de cicatriz, por sua vez, são particularmente interessantes porque eles podem oferecer um refúgio protegido para informações codificadas, o que pode ser útil na computação quântica.

Mas isso exigirá mais pesquisas, uma vez que a própria existência dos estados de cicatriz dentro de um sistema com muitas partículas em interação, conhecido como sistema quântico de muitos corpos, foi confirmada apenas recentemente - este experimento é apenas o segundo avistamento do fenômeno no mundo real.

A equipe está apenas começando a examinar as muitas dúvidas que têm sobre o parafuso quântico de Arquimedes e seus resultados inesperados, incluindo como descrever matematicamente esses estados de cicatriz e como o sistema irá se termalizar - pressupondo que ele faça isso, como se espera.

"Esta foi uma das poucas vezes na minha vida em que realmente trabalhei em um experimento que era verdadeiramente experimental, e não uma demonstração de uma teoria já existente. Eu não sabia qual seria a resposta de antemão. Então descobrimos algo que é realmente novo e inesperado," disse o professor Benjamin Lev.

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