Moléculas exóticas incorporadas em um continuum recusam-se a se separar, desafiando as expectativas iniciais

Espectro de Efimov e escalas de energia. Crédito:Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46353-1

Os pesquisadores revelaram o comportamento extraordinário de moléculas triatômicas fracamente ligadas, desafiando a compreensão convencional da mecânica quântica. Em um estudo publicado recentemente na Nature Communications , uma equipe de cientistas da Universidade Bar-Ilan, em Israel, em colaboração com teóricos dos Estados Unidos, lança luz sobre a misteriosa resiliência dessas moléculas exóticas contra a dissociação.

Estas moléculas, conhecidas como trímeros de Efimov, têm uma ligação tão fraca que mesmo uma pequena quantidade de energia térmica impede a sua formação. Em teoria, os trímeros de Efimov vivem apenas dentro de um determinado espaço de parâmetros, exigindo interações muito fortes entre os átomos constituintes. Quando estas interacções se tornam mais fracas, espera-se que os trímeros se dissociem em átomos livres ou numa molécula biatómica e num átomo livre.

Em seu estudo, os pesquisadores criaram um ambiente especial de um milionésimo de grau acima do zero absoluto (um microkelvin) para observar e estudar esses estados exóticos, que revelou um fenômeno notável:os trímeros de Efimov apresentam uma resistência surpreendente contra a quebra, mesmo quando imersos. no continuum de estados.

“Nossa pesquisa revela um aspecto fundamental da mecânica quântica, mostrando a tenacidade dessas moléculas exóticas, apesar de existirem fora do espaço de parâmetros inicialmente previsto”, explica o Prof. Lev Khaykovich, do Departamento de Física da Universidade Bar-Ilan, que liderou o estudo com colegas. da JILA na Universidade do Colorado, Boulder, na Universidade de Maryland e no NIST, College Park, Maryland.

"Esta descoberta desafia os paradigmas existentes e sublinha a importância da investigação orientada pela curiosidade na expansão da nossa compreensão das leis da mecânica quântica."

Empregando um método experimental único desenvolvido em seu laboratório, os pesquisadores criaram um estado de superposição mecânica quântica de uma molécula triatômica e uma molécula biatômica, juntamente com um único átomo livre. Através de observação e análise meticulosas, eles alcançaram uma precisão incomparável na medição dos níveis de energia dessas novas estruturas moleculares e descobriram as propriedades inesperadas de sobrevivência dos trímeros de Efimov.

A investigação teórica completa e consecutiva revelou uma forma remodelada de interações que explicou as observações experimentais, mas foi completamente ignorada em todos os estudos anteriores.

Um dos enigmas mais intrigantes descobertos pelo estudo e que permanece inexplicado é o tempo de vida inesperadamente longo do estado de superposição da mecânica quântica. Este fenómeno tem confundido cientistas em todo o mundo, abrindo novos caminhos para a exploração e redefinindo os limites do nosso conhecimento.

“Este trabalho exemplifica a essência da investigação movida pela curiosidade, levando-nos a domínios inesperados e levantando questões profundas que desafiam a nossa compreensão do universo”, diz o Prof. “Através da colaboração e dedicação, continuamos a desvendar os mistérios da física dos átomos e pequenas moléculas, abrindo caminho para descobertas transformadoras.”

As descobertas deste estudo trouxeram entusiasmo à comunidade científica, mostrando que mesmo depois de décadas de pesquisa, a mecânica quântica continua a surpreender. À medida que os cientistas embarcam em novas investigações, a viagem promete descobrir insights ainda mais cativantes sobre a natureza da matéria e as suas interações.

Mais informações: Yaakov Yudkin et al, Remodelado interações de três corpos e a observação de um estado de Efimov no continuum, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46353-1
Informações do diário: Comunicações da Natureza

Fornecido pela Universidade Bar-Ilan

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