Os condensados ​​de Bose-Einstein são frequentemente descritos como o quinto estado da matéria:em temperaturas extremamente baixas, átomos de gás se comportam como uma única partícula. As propriedades exatas desses sistemas são notoriamente difíceis de estudar. No jornal Cartas de revisão física , o físico quântico Christian Schilling da Ludwig Maximilian University Munich e seus colaboradores da Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) propuseram uma nova abordagem para descrever esses sistemas quânticos de forma mais eficaz e abrangente.

A pesquisa sobre o estado exótico da matéria remonta a Albert Einstein, que previu a existência teórica de condensados ​​de Bose-Einstein em 1924. "Muitas tentativas foram feitas para provar sua existência experimentalmente, "diz o Dr. Carlos Benavides-Riveros do Instituto de Física da MLU. Finalmente, em 1995, pesquisadores nos EUA conseguiram produzir os condensados ​​em experimentos. Em 2001, eles receberam o Prêmio Nobel de Física por seu trabalho. Desde então, físicos em todo o mundo têm trabalhado em maneiras de definir e descrever melhor esses sistemas que permitiriam que seu comportamento fosse previsto com mais precisão.

Isso normalmente requer equações e modelos complexos. "Na mecânica quântica, a equação de Schrödinger é usada para descrever sistemas com muitas partículas interagindo. Mas, como o número de graus de liberdade aumenta exponencialmente, esta equação não é fácil de resolver. Este é o chamado problema de muitos corpos e encontrar uma solução para este problema é um dos maiores desafios da física teórica e computacional hoje, "explica Benavides-Riveros. A colaboração liderada por Schilling apresentou agora um método que é comparativamente simples." Um de nossos principais insights é que as partículas no condensado interagem apenas em pares, "diz o co-autor Jakob Wolff da MLU. Isso permite que esses sistemas sejam descritos usando métodos mais simples e estabelecidos.

"Nossa teoria é, em princípio, exata e pode ser aplicada a diferentes regimes físicos e cenários, por exemplo, átomos ultracold que interagem fortemente. E parece que também será uma maneira promissora de descrever materiais supercondutores, "conclui Jakob Wolff.