Uma equipe de pesquisadores do MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms desenvolveu uma maneira de estudar e medir gases durante a transição entre os estados quântico e clássico devido às mudanças na temperatura. Em seu artigo publicado na revista Cartas de revisão física , o grupo descreve experimentos que realizaram com nuvens de átomos de lítio-6 e o ​​que encontraram.

Os gases Boltzmann são compostos de partículas com volume desprezível e colisões perfeitamente elásticas - eles são descritos, naturalmente, pela teoria cinética de Boltzmann. Em tal gás, as partículas se movem de maneira aleatória e freqüentemente colidem. Pesquisas anteriores mostraram que, se um gás Boltzmann for resfriado o suficiente, ele passa por uma transformação tão radical que só pode ser descrita em termos quânticos. Além disso, se as partículas que compõem o gás são férmions, o resultado pode ser descrito usando a teoria dos líquidos de Fermi. Notavelmente, o processo pode se mover em qualquer direção. Neste novo esforço, os pesquisadores desenvolveram uma maneira de monitorar e medir as mudanças que ocorrem conforme as transições do gás entre um estado quântico e um clássico.

Para estudar a transição, os pesquisadores usaram quasipartículas como uma forma de medir as propriedades do gás Fermi, mais especificamente, eles criaram uma nuvem de átomos de lítio-6 usando o que é conhecido como "caixa de laser". Eles então resfriaram a caixa e seu conteúdo e monitoraram o que acontecia dentro usando espectroscopia de ejeção, onde os fótons invertem o estado interno das impurezas de modo que não interajam com o gás. Eles foram então capazes de usar o número de átomos que foram invertidos para medir a energia dos fótons, e então calcular as excitações do gás. Isso permitiu que eles calculassem as taxas de energia e decaimento das quasipartículas.

O grupo também conduziu um experimento para medir as quasipartículas em diferentes temperaturas, o que lhes permitiu ver o que realmente ocorreu durante a transição do gás. Eles notam que conforme a temperatura subia, o espectro de pico perdeu energia e se tornou mais amplo. Eventualmente, as quasipartículas perderam sua identidade, e neste ponto, A teoria de Fermi começou a se desenrolar. Eles também relatam que logo abaixo do ponto em que a teoria de Fermi se tornou aplicável, houve uma mudança brusca na energia do pico do espectro, que eventualmente caiu para zero.

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