As ondas de água podem ser usadas para visualizar conceitos fundamentais, como o momento angular de rotação, que surgem na teoria de campo relativística, mostraram os físicos da RIKEN. Isso ajudará a fornecer novos insights sobre sistemas de ondas muito diferentes.
Introduzido pela primeira vez há quase um século, o conceito de momento angular de spin, ou spin, é criticamente importante na física quântica e sustenta os campos emergentes da spintrônica e da computação quântica. Na física do ensino médio, o giro de um elétron é geralmente descrito como o elétron girando em seu eixo, semelhante a um pião. Mas uma descrição mais completa do spin é mais abstrata e não se rende a imagens simples.

Agora, Konstantin Bliokh do RIKEN Theoretical Quantum Physics Laboratory e seus colegas de trabalho mostraram que o spin pode aparecer como pequenos movimentos circulares de partículas de água em ondas de água. Sua pesquisa é publicada em Science Advances .

“Ficamos surpresos que nossos colaboradores da Universidade Nacional Australiana foram capazes de observar esse efeito em experimentos tão prontamente”, diz Bliokh. "Fenômenos semelhantes em óptica e acústica tendem a ser muito pequenos para serem observados, mas com ondas de água, tudo tem alguns milímetros de tamanho e você pode observá-lo com seus olhos. Essa é a beleza deste experimento."

Também foi inesperado porque o conceito de spin vem da matemática que descreve a teoria relativística de campos e não se aplica diretamente às ondas da água. Mas os pesquisadores conseguiram mostrar que existe uma conexão matemática entre as ondas da água e a teoria formal do momento angular de rotação. Como é frequentemente o caso na física, diversos fenômenos que parecem totalmente não relacionados podem ser conectados pela matemática comum.

"É bom obter uma imagem unificada de diferentes sistemas de ondas e ver os paralelos entre eles", diz Bliokh. “Esta abordagem ilumina a física por trás de diferentes fenômenos e pode ser muito proveitosa para o desenvolvimento futuro de diferentes campos”. Ele observa que os insights podem fluir nos dois sentidos e que podemos aprender mais sobre a dinâmica dos fluidos a partir da conexão.

Bliokh também considera que a demonstração pode ser útil para o ensino da teoria quântica de campos. "Quantidades como a densidade de spin são derivadas de uma forma muito abstrata. Ela aparece em algumas equações, mas você observa coisas totalmente diferentes em experimentos", diz Bliokh. "Pela primeira vez, observamos diretamente a densidade de spin em ondas de água. Portanto, é realmente uma plataforma para visualizar propriedades ocultas na teoria quântica de campos."

A equipe agora está explorando como a teoria de campo pode ser usada para obter novos insights sobre outros tipos de ondas clássicas. + Explorar mais

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