Um parafuso de Arquimedes para tomos

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Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 01/02/2021

O gs permanece anormalmente estvel medida que bombeado para estados de energia mais elevados – como a gua sendo transportada por um parafuso de Arquimedes.[Imagem: Domnio Pblico]

Estados de cicatriz

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

O parafuso de Arquimedes uma mquina que consiste em uma espcie de parafuso de rosca larga que gira dentro de um tubo oco, podendo ser utilizado para levar gua 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 gua, carrega tomos entre estados de baixa energia e estados de alta energia.

Mas o experimento fez mais do que os pesquisadores esperavam: Alm de estabilizar completamente os tomos, o que inesperado, o mecanismo criou o que os fsicos chamam de “estados de cicatriz”, trajetrias extremamente raras de partculas em um sistema quntico catico, no qual as partculas repetidamente refazem seus passos, como rastros se sobrepondo em uma trilha.

Quando se trabalha com gases, o normal que, passando pelo processo de termalizao, no importa a forma do recipiente, o gs sempre ir colapsar na forma de uma bola ou algo parecido. Neste caso, porm, o gs do elemento disprsio se mantm estvel no parafuso, sem descer rosca abaixo, como seria de se esperar.

Os pesquisadores inverteram o gs atmico entre as condies atrativas e repulsivas, elevando ou “rosqueando” o sistema para estados de energia cada vez mais elevados, mas os tomos ainda assim no entraram em colapso.

Tecnologias qunticas

Os estados de cicatriz, por sua vez, so particularmente interessantes porque eles podem oferecer um refgio protegido para informaes codificadas, o que pode ser til na computao quntica.

Mas isso exigir mais pesquisas, uma vez que a prpria existncia dos estados de cicatriz dentro de um sistema com muitas partculas em interao, conhecido como sistema quntico de muitos corpos, foi confirmada apenas recentemente – este experimento apenas o segundo avistamento do fenmeno no mundo real.

A equipe est apenas comeando a examinar as muitas dvidas que tm sobre o parafuso quntico de Arquimedes e seus resultados inesperados, incluindo como descrever matematicamente esses estados de cicatriz e como o sistema ir se termalizar – pressupondo que ele faa 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 no uma demonstrao de uma teoria j existente. Eu no sabia qual seria a resposta de antemo. Ento descobrimos algo que realmente novo e inesperado,” disse o professor Benjamin Lev.

Bibliografia:

Artigo: Topological pumping of a 1D dipolar gas into strongly correlated prethermal statesAutores: Wil Kao, Kuan-Yu Li, Kuan-Yu Lin, Sarang Gopalakrishnan, Benjamin L. LevRevista: ScienceVol.: 371, Issue 6526, pp. 296-300DOI: 10.1126/science.abb4928

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