Os físicos monitoraram com sucesso como as propriedades coletivas de um superfluido mudam à medida que sua dimensionalidade é continuamente alterada. Esta pesquisa pioneira, publicada na revista Nature, oferece novos insights sobre o comportamento quântico da matéria e é uma promessa para o desenvolvimento de tecnologias quânticas de próxima geração.

Um superfluido é um estado único da matéria que apresenta propriedades notáveis, como fluxo sem atrito e a capacidade de transportar calor e correntes elétricas sem qualquer resistência. Essas propriedades surgem do fato de que os superfluidos não possuem viscosidade e possuem ordem de longo alcance, o que significa que seus átomos são altamente correlacionados em grandes distâncias.

Neste estudo, a equipe de físicos se concentrou em um tipo de superfluido conhecido como condensado de Bose-Einstein (BEC), que se forma quando um gás de átomos extremamente frios é resfriado abaixo de uma temperatura crítica. Os pesquisadores confinaram o BEC a uma região em forma de charuto e usaram uma combinação de campos magnéticos e raios laser para alterar continuamente a dimensionalidade do sistema.

Ao reduzir gradualmente a dimensionalidade do BEC de três dimensões para duas dimensões e depois para uma dimensão, os físicos observaram uma série de mudanças dramáticas nas suas propriedades colectivas. Em três dimensões, o BEC exibiu um comportamento superfluido convencional, caracterizado por ordem e coerência de longo alcance. Porém, à medida que a dimensionalidade foi reduzida, o superfluido passou por uma série de transições de fase, resultando na formação de diferentes tipos de estados ordenados.

Em duas dimensões, o BEC formou um estado ordenado de quase longo alcance, onde as correlações entre os átomos ainda eram significativas, mas não se estendiam mais por distâncias infinitas. A redução adicional da dimensionalidade para uma dimensão levou a um colapso completo do comportamento do superfluido, à medida que os átomos se tornaram localizados e perderam sua coerência de longo alcance.

Este estudo inovador fornece uma compreensão abrangente de como as propriedades coletivas de um superfluido evoluem à medida que sua dimensionalidade é continuamente modificada. Os resultados não apenas aprofundam nossa compreensão fundamental da matéria quântica, mas também abrem caminho para a realização de novos estados e dispositivos quânticos. Essas descobertas podem ter implicações de longo alcance para o processamento de informações quânticas, medições de precisão e o desenvolvimento de futuras tecnologias quânticas.