p Pela primeira vez, pesquisadores documentaram a ocorrência há muito prevista de 'paredes ligadas por fios' no superfluido hélio-3. A existência de tal objeto, originalmente previsto por teóricos da cosmologia, pode ajudar a explicar como o universo esfriou após o Big Bang. Com a nova capacidade de recriar essas estruturas no laboratório, os cientistas baseados na Terra finalmente têm uma maneira de estudar mais de perto alguns dos cenários possíveis que podem ter ocorrido no início do universo. p As evidências, a ser publicado em 16 de janeiro em Nature Communications , veio depois de duas transições de fase sucessivas de quebra de simetria no Laboratório de Baixa Temperatura da Aalto University.

p O hélio permanece líquido à pressão atmosférica, mesmo quando resfriado até zero absoluto, em que todos os outros materiais congelam sólidos. O hélio não apenas permanece fluido em temperaturas criogênicas, mas torna-se um superfluido a uma temperatura suficientemente baixa. Um material superfluido tem viscosidade essencialmente zero, o que significa que deve fluir para sempre sem perder energia.

p Quando confinado a um volume nanoestruturado, pesquisadores podem usar fases de superfluido do isótopo hélio-3 para estudar efeitos como vórtices semiquânticos - redemoinhos no superfluido onde a quantidade de hélio fluindo é estritamente controlada pelas regras da física quântica.

p "Inicialmente, pensamos que os vórtices meio quânticos desapareceriam quando baixássemos a temperatura. Acontece que eles [vórtices meio quânticos] realmente sobrevivem enquanto a amostra de hélio-3 é resfriada abaixo de meio milikelvina - em vez disso, aparece uma parede não ontopológica, "diz Jere Mäkinen, autor principal do estudo e estudante de doutorado na Aalto University.

p Embora não sejam paredes físicas, o que bloquearia o fluxo, as paredes não ontopológicas alteram as propriedades magnéticas do hélio. Os pesquisadores foram capazes de detectar as mudanças usando ressonância magnética nuclear.

p Nos primeiros microssegundos após o Big Bang, alguns cosmologistas acreditam que todo o universo experimentou transições de fase de quebra de simetria, como um superfluido dentro de um volume nanoestruturado à medida que é resfriado. A teoria diz que as flutuações quânticas ou defeitos topológicos, como paredes de domínio e vórtices quânticos, no universo ultracondensado foram congelados no lugar enquanto o universo se expandia. Com o tempo, essas flutuações congeladas se tornaram as galáxias que vemos, e morar em, hoje. Ser capaz de criar esses objetos no laboratório pode nos permitir entender mais sobre o universo e por que ele se formou daquela maneira.

p Como um bônus, a estrutura desses defeitos semelhantes a furacões que Mäkinen criou em laboratório também fornece um modelo potencial para o estudo da computação quântica topológica.

p "Embora o hélio-3 líquido seja muito difícil e caro de manter como material para um computador em funcionamento, nos dá um modelo de trabalho para estudar fenômenos que poderiam ser usados ​​em materiais futuros mais acessíveis, " ele diz.

p Professor Emérito Grigori Volovik, co-autor do novo estudo, primeiro vórtices meio quânticos preditos com V. P. Mineev na década de 1970. Eles foram observados pela primeira vez no superfluido de hélio, no Laboratório de Baixa Temperatura Aalto, em 2016.