Dois pesquisadores da Universidade de Heidelberg desenvolveram um sistema modelo que permite uma melhor compreensão dos processos em um experimento físico-quântico com átomos ultracold. Usando métodos assistidos por computador, O Prof. Dr Sandro Wimberger e David Fischer do Institute for Theoretical Physics descobriram leis físicas que apontam para as propriedades universais deste sistema. Seus resultados foram publicados na revista Annalen der Physik .

Sob certas condições, pequenas partículas seguem leis físicas completamente diferentes daquelas a que estamos acostumados. "Observando tais fenômenos físicos quânticos, Contudo, às vezes é difícil e requer trabalhar com sistemas pequenos e isolados e investigá-los. Mas o isolamento perfeito do ambiente nunca é possível, então as influências externas podem facilmente destruir o estado frágil do sistema quântico, "explica o autor principal David Fischer, estudante de física na Universidade de Heidelberg. Para experimentos neste campo, manter essas interrupções sob controle é de grande interesse. “Esse controle nos permite não só garantir a coerência do sistema, mas também pode ser usado seletivamente para efetuar condições especiais, "enfatiza o Prof. Wimberger.

Átomos ultracold preenchidos nos chamados poços de potencial provaram ser objetos de teste adequados em muitos experimentos. Uma configuração especial de laser é usada para gerar uma barreira que bloqueia os átomos em uma pequena área. Se vários poços forem aproximados o suficiente, os átomos têm a capacidade de "criar um túnel" de um poço para outro adjacente. Eles ainda estão presos nos poços, mas pode passar de um poço para outro, de acordo com os físicos de Heidelberg. A temperatura dos átomos, que é apenas um pouco acima do zero absoluto a -273,15 graus Celsius, favorece esse comportamento da mecânica quântica.

No desenvolvimento de seu sistema modelo, David Fischer e Sandro Wimberger reproduziram um experimento realizado na Universidade Técnica de Kaiserslautern. Lá, o comportamento dos átomos frios em uma cadeia de poços potenciais foi investigado. Os pesquisadores encheram a cadeia com átomos, esvaziou bem o meio, e o observei se reabastecer com átomos dos outros poços. "Os resultados deste estudo sugerem que a decoerência, ou seja, interferência externa, desempenha um papel crítico neste processo. O que não está claro é quais processos microscópicos o sistema quântico usa para interagir com o ambiente, "diz David Fischer.

Em sua simulação assistida por computador do processo de recarga, os dois pesquisadores de Heidelberg testaram várias hipóteses e exploraram quais processos realmente influenciaram o comportamento do sistema modelo. Entre outras coisas, eles perceberam que o tempo necessário para o processo de recarga variava de acordo com os parâmetros do sistema. Esta duração segue uma lei de potência, dependendo da taxa de decoerência especificada pelos pesquisadores. "Na física, isso costuma ser um sinal de um comportamento universal do sistema válido para todas as escalas, portanto, simplificando o problema geral, "afirma o Prof. Wimberger.