O elo comum entre TVs de cristal líquido e o nascimento do universo, quando você olha para o quadro geral, é que ambos são caracterizados pelo fenômeno intrigante no qual a matéria muda de estado abruptamente.

Os cientistas querem entender e controlar melhor o comportamento das partículas no momento exato em que essas chamadas transições de fase - uma mudança na energia de um sistema, muito parecido com o processo em que a água evapora ou se transforma em gelo - ocorre.

Um estudo publicado em 18 de dezembro em Física da Natureza pela Universidade de Chicago, cientistas observaram como as partículas se comportam à medida que a mudança ocorre nos mínimos detalhes. Além de lançar luz sobre as regras fundamentais que governam o universo, compreender essas transições pode ajudar a projetar tecnologias mais úteis.

Uma das questões era se, à medida que as partículas se preparam para a transição entre os estados quânticos, eles podem atuar como um grupo coerente que "conhece" os estados dos outros, ou se diferentes partículas apenas agem independentemente umas das outras, ou incoerentemente.

Cheng Chin, professor do Departamento de Física, e sua equipe analisou uma configuração experimental de dezenas de milhares de átomos resfriados até quase o zero absoluto. À medida que o sistema cruzava uma transição de fase quântica, eles mediram seu comportamento com um sistema de imagem extremamente sensível.

A sabedoria convencional era que os átomos deveriam evoluir incoerentemente após a transição - uma característica dos modelos "clássicos" mais antigos do que dos modelos quânticos da física. "Em contraste, encontramos fortes evidências de dinâmica coerente, "disse o estudante de graduação Lei Feng, o primeiro autor do estudo. "Em nenhum momento eles se tornam partículas clássicas; eles sempre se comportam como ondas que evoluem em sincronia entre si, o que deve dar aos teóricos um novo ingrediente a ser incluído na forma como modelam tais sistemas que estão fora de equilíbrio. "

Esta questão aborda as regras fundamentais que governam a maneira como a matéria interage em nosso universo - mas, como sempre, ele também tem considerações práticas. Por exemplo, engenheiros que tentam construir computadores quânticos estão muito interessados ​​em manter a coerência de um grupo de bits quânticos em interação, porque eles precisam manter seu sistema coerente para construir computadores mais rápidos. Os cosmólogos estão interessados ​​na física dessas transições porque descrevem os primeiros momentos do universo à medida que ele se expandia e mudava rapidamente.

"Nossa observação nos leva além da imagem convencional de tais transições que os cientistas consideravam naturais, "Chin disse.