Existem duas velocidades do som em um condensado de Bose-Einstein. Além da propagação normal do som, há um segundo som, que é um fenômeno quântico. Cientistas do grupo de Ludwig Mathey, da Universidade de Hamburgo, desenvolveram uma nova teoria para esse fenômeno.

Quando você pula em um lago e mantém sua cabeça debaixo d'água, tudo soa diferente. Além da resposta fisiológica diferente de nossos ouvidos no ar e na água, isso deriva da propagação do som diferente na água em comparação com o ar. O som viaja mais rápido na água, check-in a 1493 m / s, em um dia confortável de verão de 25 ° C. Outros líquidos têm sua própria velocidade do som, como álcool com 1144 m / s, e hélio, se você for a um frio de -269 ° C para seu estado liquefeito, com 180 m / s.

Esses líquidos são chamados de líquidos clássicos, exemplos para um dos estados primários da matéria. Mas se esfriarmos esse hélio mais alguns graus, algo dramático acontece, ele se transforma em um líquido quântico. Esta exibição macroscópica da mecânica quântica é um superfluido, um líquido que flui sem atrito.

Então, o que você ouvirá se tomar a infeliz decisão de enfiar a cabeça neste líquido? Surpreendentemente, você ouvirá o mesmo som duas vezes. Além do som normal de um líquido, existe o fenômeno do segundo som, que deriva da natureza quântica desse líquido. Se alguém disser algo para você enquanto está imerso em hélio superfluido, você vai ouvir como o primeiro som primeiro, e ter uma segunda chance de ouvir quando chegar como segundo som, embora fortemente silenciado. Para o hélio superfluido, o segundo som é um pouco mais lento do que o primeiro, com 25 m / s vs. 250 m / s, entre 1 e 2 Kelvin.

Embora a teoria convencional do segundo som tenha sido bem-sucedida para o hélio superfluido, a ascensão dos condensados ​​de Bose-Einstein de átomos ultracold trouxe novos desafios. Uma equipe de cientistas liderada por Ludwig Mathey, da Universidade de Hamburgo, apresentou uma nova teoria que captura um segundo som nesses líquidos quânticos, publicado recentemente em Revisão Física A .

"Para hélio superfluido, o segundo som é mais lento que o primeiro, "explica o co-autor Vijay Singh, "mas ficamos surpresos ao descobrir que isso não é necessariamente verdade, que o segundo pulso pode ser mais rápido. "Uma nova abordagem teórica era necessária para capturar isso. Os problemas modernos exigem soluções modernas, como eles dizem.

"Generalizamos a integral do caminho de Feynman para expandir a teoria dos superfluidos, "descreve o autor principal Ilias Seifie o avanço conceitual. Enquanto a integral do caminho, brilhantemente concebido por Richard Feynman, formula a mecânica quântica como uma soma sobre trajetórias, essas próprias trajetórias são clássicas. “Modificamos a aparência dessas trajetórias 'continua Seifie, "em nossa integral de caminho, eles contêm informações sobre as flutuações quânticas." Imagine um macarrão de piscina que se estende de A a B como a visualização de um homem pobre de uma trajetória que entra na integral do caminho de Feynman. A seção transversal do macarrão é mais ou menos redonda com um diâmetro constante ao longo de seu comprimento. Mas no novo caminho integral, a forma da seção transversal pode variar, pode assumir formas elípticas, imagine apertar o macarrão da piscina juntos. Apropriadamente, os físicos referem-se a esses estados da mecânica quântica como estados comprimidos.

"Esta abordagem é amplamente aplicável, "explica Ludwig Mathey, "pode ​​ser aplicado a qualquer método baseado em integrais de caminho." De fato, muitos fenômenos na interface da física quântica e clássica podem ser imaginados para serem melhor compreendidos com esta abordagem. Pode-se simplesmente extrair um pouco mais de percepção da natureza com esta nova estrutura.