Os cientistas normalmente não recebem fogos de artifício quando descobrem algo sobre o universo. Mas uma equipe de pesquisadores da Universidade de Chicago encontrou um programa esperando por eles no nível atômico - junto com uma nova forma de comportamento quântico.

“Este é um comportamento fundamental que nunca vimos antes; foi uma grande surpresa para nós, "disse o autor do estudo e professor de física Cheng Chin. Publicado em 6 de novembro em Natureza , a pesquisa detalha um fenômeno curioso - visto no que se pensava ser um sistema bem compreendido - que pode algum dia ser útil em aplicações de tecnologia quântica.

O laboratório de Chin estuda o que acontece com partículas chamadas bósons em um estado especial chamado condensado de Bose-Einstein. Quando resfriado a temperaturas próximas do zero absoluto, todos os bósons se condensarão no mesmo estado quântico. Os pesquisadores aplicaram um campo magnético, empurrando os átomos, e eles começaram a colidir - fazendo alguns voar para fora do condensado. Mas, em vez de um campo uniforme de ejeções aleatórias, eles viram jatos brilhantes de átomos disparando juntos da borda do disco, como fogos de artifício em miniatura.

"Se você tivesse pedido a quase qualquer pessoa para prever o que aconteceria, eles teriam dito que essas colisões apenas enviariam átomos voando em direções aleatórias, "disse o pós-doutorado Logan Clark, o primeiro autor do estudo; ele, a co-autora e pós-doutoranda Anita Gaj foram os primeiros a ver o fenômeno. "Mas o que vemos, em vez disso, são milhares de bósons se agrupando para sair na mesma direção."

"É como se as pessoas chegassem a um consenso e saíssem em grupos, "Chin disse.

Os minúsculos jatos podem aparecer em outros sistemas, pesquisadores disseram - e compreendê-los pode ajudar a lançar luz sobre a física subjacente de outros sistemas quânticos.

Além disso, os jatos, como outros novos comportamentos quânticos, pode ser de interesse em tecnologia. "Por exemplo, se você enviou um átomo particular em uma direção, então, mais um monte seguiria nessa mesma direção, o que o ajudaria a amplificar pequenos sinais no mundo microscópico, "Clark disse.

Uma vez que há energia entregue ao sistema e as partículas não estão em seus estados fundamentais, cai na categoria de uma área particularmente quente da pesquisa de engenharia quântica chamada sistemas quânticos "dirigidos", disseram os autores. A física dos sistemas nestes estados quânticos não é bem compreendida, mas essencial para a engenharia de tecnologias úteis.

Contudo, Os condensados ​​de Bose-Einstein são uma área geralmente bem estudada, então eles ficaram animados em ver um comportamento nunca antes documentado, disseram os cientistas.

"Se você vir algo louco neste experimento simples, faz você se perguntar o que mais está lá fora, "disse o estudante de graduação Lei Feng, também co-autor.