Os pesquisadores do ICFO criaram um novo tipo de líquido 100 milhões de vezes mais diluído que a água e 1 milhão de vezes mais fino que o ar. Os experimentos, publicado em Ciência , explorar um efeito quântico fascinante para produzir gotículas dessa fase exótica da matéria.

Líquidos e gases são duas fases diferentes da matéria. Enquanto os gases são diluídos, compressível e tomar o tamanho de seu recipiente, líquidos são densos, tem um volume fixo e, em pequenas quantidades, formar gotículas. Estes são conjuntos de partículas que permanecem ligadas por si mesmas, e possuem uma superfície livre que os separa do meio ambiente. Ao aumentar a temperatura, é possível induzir uma transição de fase entre líquido e gás. É o que acontece ao ferver água em uma panela.

Mas os gases são sempre diluídos e os líquidos sempre densos? Embora em condições normais a resposta a esta pergunta seja sim, as coisas podem ficar muito diferentes em temperaturas ultrabaixas. Em um estudo recente publicado em Ciência , Os pesquisadores do ICFO criaram um líquido 100 milhões de vezes mais diluído que a água e 1 milhão de vezes mais fino que o ar.

A equipe resfriou um gás de átomos de potássio a -273,15 graus Celsius, muito perto do zero absoluto. Embora nessas temperaturas, os átomos se comportam como ondas e seguem as regras da mecânica quântica, eles ainda conservam uma propriedade intrínseca de um gás:eles se expandem na ausência de contenção. Em contraste, quando dois desses gases são misturados e se atraem, os átomos, em vez disso, formam gotículas líquidas. Cesar Cabrera, primeiro autor do estudo, diz, "Em muitos aspectos, nossas gotículas de potássio são muito semelhantes às da água:elas têm seu próprio tamanho e forma, independentemente de onde os colocamos, mas eles são muito mais frios e suas propriedades são quânticas. "

De fato, a existência dessas gotículas de líquido é inteiramente devido às flutuações quânticas, um efeito quântico intrínseco fascinante. Além disso, devido à mecânica quântica, os átomos que formam uma gota não podem ficar completamente em repouso dentro dela. Isso é proibido pelo princípio da incerteza de Heisenberg. Eles, portanto, permanecem em movimento perpétuo, levando a uma pressão quântica que torna as gotículas muito pequenas instáveis ​​e as evapora em um gás em expansão. A professora Letícia Tarruell diz:"Essas gotículas são objetos macroscópicos fascinantes:mesmo que sejam feitas de milhares de partículas, seu comportamento ainda é totalmente determinado por flutuações quânticas e correlações. Ao observar a transição de fase entre líquido e gás, medimos com muita precisão esses surpreendentes efeitos quânticos. "

A combinação única de diluição e "quantumidade" torna as gotículas de líquido quântico um ambiente de teste ideal para entender melhor os sistemas quânticos feitos de muitas partículas em interação, e compreender as características que eles compartilham com o hélio líquido, estrelas de nêutrons ou outros materiais complexos.