p Escrevendo em Natureza , os pesquisadores descrevem a primeira observação da "criticidade auto-organizada" em um experimento de laboratório controlado. Existem sistemas complexos em matemática e física, mas também ocorrem na natureza e na sociedade. O conceito de criticidade auto-organizada afirma que, sem entrada externa, sistemas complexos em desequilíbrio tendem a se desenvolver em um estado crítico longe de um equilíbrio estável. Dessa maneira, eles reforçam seu próprio desequilíbrio. p Sistemas que, à primeira vista, são bastante diferentes, como a disseminação de informações em redes sociais ou a propagação de incêndios ou doenças, pode ter características semelhantes. Um exemplo é um comportamento semelhante a uma avalanche que se reforça em vez de parar. Contudo, esses sistemas complexos são muito difíceis de estudar em condições controladas de laboratório.

p Pela primeira vez, pesquisadores do Centro Europeu de Ciências Quânticas (CESQ) em Estrasburgo, em colaboração com pesquisadores das universidades de Cologne e Heidelberg e do California Institute of Technology, conseguiram observar as características mais importantes da criticidade auto-organizada em um experimento controlado - incluindo o comportamento de avalanche universal.

p A equipe trabalhou com um gás constituído por átomos de potássio, que eles prepararam em temperaturas muito baixas, perto do zero absoluto. "Neste estado, o gás é mais fácil de controlar, o que o torna mais adequado para estudar as propriedades quânticas fundamentais dos átomos, "disse o professor Shannon Whitlock do Instituto de Ciência e Tecnologia Supramolecular da Universidade de Estrasburgo.

p Ao estimular átomos de gás com lasers, a equipe foi capaz de influenciar as interações entre esses átomos. "Quando estimulado, os átomos podem gerar novos estímulos secundários ou descarregar espontaneamente, "explicou Tobias Wintermantel, pesquisador de doutorado na equipe de Whitlock.

p Quando o laser foi ligado, muitos átomos escaparam inicialmente muito rapidamente. Seu número restante no gás estabilizou no mesmo valor. Também, o número de partículas restantes dependia da intensidade do laser. "Comparando os resultados do nosso laboratório com um modelo teórico, vimos que esses dois efeitos têm a mesma origem, disse o físico teórico Professor Sebastian Diehl, da Universidade de Colônia. Essa foi uma primeira indicação do fenômeno da criticidade auto-organizada.

p "Os experimentos mostraram que alguns sistemas se desenvolvem por si próprios até seu ponto crítico de transição de fase, "Diehl acrescentou. Isso é surpreendente:em uma transição de fase típica, como água fervente passando de líquido para gás, há apenas um ponto crítico. Em água fervente, A criticidade auto-organizada significaria que o sistema permaneceria automaticamente em um estado de suspensão entre líquido e gás no ponto de transição crítico - mesmo se a temperatura fosse alterada. Até aqui, este conceito nunca foi verificado e testado em um sistema físico altamente controlável.

p Após o experimento, a equipe voltou ao laboratório para confirmar outra característica marcante da criticidade auto-organizada:um comportamento autossustentável de decadência atômica, semelhante ao de avalanches continuamente reabastecidas. Características semelhantes já foram observadas qualitativamente no passado em outros casos - como terremotos ou erupções solares. "Pela primeira vez, observamos os elementos-chave da criticidade auto-organizada quantitativamente no laboratório. Fomos capazes de estabelecer um sistema experimental atômico altamente controlável, "disse Shannon Whitlock.

p Em etapas posteriores, os cientistas agora querem investigar como a natureza quântica dos átomos influencia o mecanismo de auto-organização. "A longo prazo, isso pode contribuir para a criação de novas tecnologias quânticas ou para resolver alguns problemas de computação que são difíceis para computadores normais, "Diehl concluiu.

p O fenômeno da criticidade auto-organizada foi desenvolvido pela primeira vez para avalanches em 1987 pelos físicos Per Bak, Chao Tang e Kurt Wiesenfeld. Outros modelos de outros pesquisadores para a evolução, incêndios florestais e terremotos se seguiram. Até aqui, nenhuma condição geral que desencadeie a criticidade auto-organizada foi identificada.