Os fluidos quânticos podem se misturar de maneiras muito estranhas, de acordo com novas simulações de computador de estados exóticos da matéria conhecidos como condensados ​​de Bose-Einstein (BECs).

Longe no futuro, BECs podem permitir novos tipos de computadores ultrarrápidos. Mas para agora, os pesquisadores estão apenas tentando entender a física básica de como funcionam.

Isso é o que um pesquisador visitante da Ohio State University no Departamento de Física, Kui-Tian Xi, e seus colegas estavam fazendo quando usaram um supercomputador para simular o que aconteceria se alguém misturasse dois BECs magneticamente polarizados.

Instantâneos das simulações, publicado no jornal Revisão Física A , assemelham-se a testes de borrão de tinta que podem ser interpretados de várias maneiras. À medida que um fluido se infiltrava pelo outro, Xi primeiro viu as bolhas formarem uma tartaruga (isto é, um padrão com seis formas parecidas com dedos que pareciam uma cabeça, cauda e quatro patas, semelhante a uma tartaruga), em seguida, um sapo (pernas traseiras na cintura) e, finalmente, uma explosão de formas de cogumelos.

Pode não ter sido exatamente o que ele esperava, mas Xi disse que não ficou tão surpreso, qualquer.

"Para ser honesto, Eu esperava ver algumas propriedades dinâmicas interessantes. Mas quando vi a tartaruga pela primeira vez, Eu pensei que poderia ter calculado os parâmetros da simulação de forma errada, "disse ele." Então percebi que pode haver algum tipo de instabilidade na interface dos fluidos, exatamente como os dos fluidos clássicos. "

Os condensados ​​de Bose Einstein são gases feitos de átomos tão frios, todo o seu movimento quase cessa. Como o físico indiano Satyendra Nath Bose e Albert Einstein previram na década de 1920 - e experimentos finalmente provaram na década de 1990 - os BECs exibem propriedades estranhas porque todos os átomos ocupam o mesmo estado quântico.

Como tal, BECs são superfluidos. Eles deveriam ser sem atrito, então eles devem fluir juntos com viscosidade zero. Ainda, quando Xi ajustou os parâmetros da simulação, como a força das interações magnéticas, os dois fluidos se misturavam como se um fosse mais viscoso do que o outro - da mesma forma que a cera quente e viscosa se agita através de água menos viscosa dentro de uma lâmpada de lava.

Xi e seus colegas, incluindo Hiroki Saito, líder de estudos e professor de ciência da engenharia na Universidade de Electro-Communications no Japão, acreditam que as simulações oferecem pistas para fenômenos que os físicos viram em experimentos reais. Sob certas circunstâncias, BECs parecem se comportar como matéria normal.

Em particular, Xi aponta para simulações numéricas recentes na Universidade de Newcastle, onde outro superfluido, hélio líquido, formou ondas de turbulência à medida que fluía sobre a superfície áspera de um fio.

A causa do estranho comportamento simulado de BEC ainda está para ser vista, mas Xi disse que a tecnologia atual permitiria aos físicos experimentais conduzir o experimento de verdade. Como teórico, no entanto, ele vai se concentrar nas possíveis implicações de uma conexão crescente entre o comportamento dos fluidos quânticos e clássicos.