Muitos fenômenos do mundo natural evidenciam simetrias em sua evolução dinâmica, o que ajuda os pesquisadores a compreender melhor o mecanismo interno de um sistema. Na física quântica, Contudo, essas simetrias nem sempre são alcançadas. Em experimentos de laboratório com átomos de lítio ultracold, pesquisadores do Centro de Dinâmica Quântica da Universidade de Heidelberg provaram pela primeira vez o desvio teoricamente previsto da simetria clássica. Seus resultados foram publicados na revista Ciência .

"No mundo da física clássica, a energia de um gás ideal aumenta proporcionalmente com a pressão aplicada. Esta é uma consequência direta da simetria da escala, e a mesma relação é verdadeira em todo sistema invariante de escala. No mundo da mecânica quântica, Contudo, as interações entre as partículas quânticas podem se tornar tão fortes que esta simetria de escala clássica não se aplica mais, "explica o Professor Associado Dr. Tilman Enss do Instituto de Física Teórica. Seu grupo de pesquisa colaborou com o grupo do Professor Dr. Selim Jochim no Instituto de Física.

Em seus experimentos, os pesquisadores estudaram o comportamento de um ultracold, gás superfluido de átomos de lítio. Quando o gás sai de seu estado de equilíbrio, começa a se expandir e contrair repetidamente em um movimento de "respiração". Ao contrário das partículas clássicas, essas partículas quânticas podem se ligar em pares e, como resultado, o superfluido se torna mais rígido quanto mais é comprimido. O grupo liderado pelos autores principais, Dr. Puneet Murthy e Dr. Nicolo Defenu - colegas do Prof. Jochim e do Dr. Enss - observou esse desvio da simetria de escala clássica e, assim, verificou diretamente a natureza quântica desse sistema. Os pesquisadores relatam que este efeito dá uma visão melhor do comportamento de sistemas com propriedades semelhantes, como grafeno ou supercondutores, que não possuem resistência elétrica quando são resfriados abaixo de uma determinada temperatura crítica.