Os pesquisadores criaram um condensado de Bose-Einstein com velocidade recorde, criando a fase fascinante da matéria em cerca de 100 femtossegundos. Para ter uma ideia de como isso é rápido, cem femtossegundos em comparação com um segundo é proporcionalmente o mesmo que um dia em comparação com a idade do universo. O projeto foi o resultado de uma colaboração entre a Aalto University e a University of Eastern Finland.

A condensação de Bose-Einstein é um fenômeno quântico onde um grande número de partículas começa a se comportar como se fossem uma. Albert Einstein e Satyendra Nath Bose previram esse comportamento fascinante no início do século passado. Muitos sistemas diferentes, como gases de átomos alcalinos ou semicondutores acoplados à luz, têm sido usados ​​para observar esses condensados. Nenhum deles passa a existir, Contudo, tão rápido quanto o condensado de Bose-Einstein dos pesquisadores finlandeses.

Os condensados ​​de Bose-Einstein compostos de luz são semelhantes aos lasers e particularmente promissores para informações e tecnologias quânticas. A transferência de informações da internet hoje depende da alta velocidade da luz. Em princípio, a luz também pode ser usada para fornecer computação ultrarrápida com baixo consumo de energia, mas alcançar isso exige ultrapassar os limites do que sabemos sobre a interação da luz com a matéria.

Em nosso mundo cotidiano, as moléculas de água do ar úmido condensam-se na superfície de uma lata de cerveja gelada. De forma similar, no mundo quântico, as partículas precisam encontrar uma maneira de perder sua energia para se condensar no estado de energia mais baixo possível. Esse processo normalmente leva tempo de milhares de segundos a trilionésimos de segundo. Como foi possível formar um condensado ainda mais rápido?

"Depois de analisar cuidadosamente nossos dados de medição, percebemos que o relaxamento de energia em nosso sistema é um processo altamente estimulado. Isso significa que a interação efetiva dos fótons, que leva à condensação, acelera quando o número de fótons aumenta. Esse fenômeno é a chave para a aceleração, "explica Aaro Väkeväinen, que concluiu seu doutorado com esses resultados. Outro desafio foi provar que a condensação realmente acontece com velocidade recorde, uma vez que mesmo as câmeras de laboratório avançadas ficam aquém dessa resolução de tempo. "Quando bombeamos energia para as moléculas em 50 femtossegundos, o condensado foi observado. Mas com 300 pulsos de bomba de femtossegundos não vimos, que indicou que a condensação deve ser desencadeada ainda mais rápido, "afirma o doutorando Antti Moilanen.

"Este condensado produz um feixe de luz coerente que é 100.000 vezes mais brilhante do que o primeiro condensado de polariton de plasmon de superfície que observamos em um arranjo de nanobastões de metal há dois anos, "comenta o professor da Academia Päivi Törmä. O grande número de fótons no feixe permite uma observação clara da distribuição dos fótons em diferentes energias que foi prevista por Bose e Einstein, como mostrado na figura. "O brilho do feixe torna mais fácil explorar novas áreas de pesquisa fundamental e aplicações com esses condensados, "ela continua. Uma invenção que surgiu a partir da pesquisa de condensado do grupo acaba de ganhar a patente e vai ser mais desenvolvida.