p O resfriamento rápido das partículas de magnon é uma maneira surpreendentemente eficaz de criar um estado quântico indescritível da matéria, chamado de condensado de Bose-Einstein. A descoberta pode ajudar no avanço da pesquisa da física quântica e é um passo em direção ao objetivo de longo prazo da computação quântica em temperatura ambiente. p Uma equipe internacional de cientistas encontrou uma maneira fácil de desencadear um estado incomum da matéria chamado condensado de Bose-Einstein. O novo método, descrito recentemente no jornal Nature Nanotechnology , espera-se que ajude a promover a pesquisa e o desenvolvimento da computação quântica em temperatura ambiente.

p O time, liderado por físicos da Technische Universität Kaiserslautern (TUK) na Alemanha e da Universidade de Viena na Áustria, gerou o condensado de Bose-Einstein (BEC) por meio de uma mudança repentina na temperatura:primeiro aquecendo quase-partículas lentamente, em seguida, resfriando-os rapidamente de volta à temperatura ambiente. Eles demonstraram o método usando quase-partículas chamadas magnons, que representam os quanta de excitações magnéticas de um corpo sólido.

p "Muitos pesquisadores estudam diferentes tipos de condensados ​​de Bose-Einstein, "disse o professor Burkard Hillebrands da TUK, um dos principais pesquisadores na área de BEC. "A nova abordagem que desenvolvemos deve funcionar para todos os sistemas."

p Enigmático e espontâneo

p Condensados ​​de Bose-Einstein, nomeado após Albert Einstein e Satyendra Nath Bose, que primeiro propôs que eles existissem, são um tipo de assunto intrigante. Eles são partículas que espontaneamente se comportam da mesma maneira no nível quântico, essencialmente se tornando uma entidade. Originalmente usado para descrever partículas de gás ideais, Os condensados ​​de Bose-Einstein foram estabelecidos com átomos, bem como com quase-partículas, como bósons, fônons e magnons.

p Criar condensados ​​de Bose-Einstein é um negócio complicado porque, por definição, eles têm que ocorrer espontaneamente. Estabelecer as condições certas para gerar os condensados ​​significa não tentar introduzir nenhum tipo de ordem ou coerência para encorajar as partículas a se comportarem da mesma maneira; as partículas têm que fazer isso sozinhas.

p Atualmente, Os condensados ​​de Bose-Einstein são formados diminuindo a temperatura até quase zero absoluto, ou injetando um grande número de partículas em temperatura ambiente em um pequeno espaço. Contudo, o método da temperatura ambiente, que foi relatado pela primeira vez por Hillebrands e colaboradores em 2005, é tecnicamente complexo e apenas algumas equipes de pesquisa em todo o mundo possuem o equipamento e o know-how necessários.

p O novo método é muito mais simples. Requer uma fonte de aquecimento, e uma pequena nanoestrutura magnética, medindo cem vezes menor que a espessura de um cabelo humano.

p "Nosso progresso recente na miniaturização de estruturas magnônicas para escala nanoscópica nos permitiu abordar BEC de uma perspectiva completamente diferente, "disse o professor Andrii Chumak da Universidade de Viena.

p A nanoestrutura é aquecida lentamente até 200 ° C para gerar fônons, que por sua vez geram magnons da mesma temperatura. A fonte de aquecimento está desligada, e a nanoestrutura esfria rapidamente até a temperatura ambiente em cerca de um nanossegundo. Quando isso acontece, os fônons escapam para o substrato, mas os magnons são lentos demais para reagir, e permanecer dentro da nanoestrutura magnética.

p Michael Schneider, autor principal do artigo e Ph.D. estudante do Grupo de Pesquisa de Magnetismo da TUK, explicou por que isso acontece:"Quando os fônons escapam, os magnons querem reduzir a energia para permanecer em equilíbrio. Uma vez que eles não podem diminuir o número de partículas, eles têm que diminuir a energia de alguma outra maneira. Então, todos eles saltam para o mesmo nível de baixa energia. "

p Por ocupar espontaneamente o mesmo nível de energia, os magnons formam um condensado de Bose-Einstein.

p "Nunca introduzimos coerência no sistema, "Chumak disse, "portanto, esta é uma maneira muito pura e clara de criar condensados ​​de Bose-Einstein."

p Resultado inesperado

p Como costuma acontecer na ciência, a equipe fez a descoberta por acaso. Eles começaram a estudar um aspecto diferente dos nanocircuitos quando coisas estranhas começaram a acontecer.

p "No início, pensamos que algo estava realmente errado com nosso experimento ou análise de dados, "Schneider disse.

p Depois de discutir o projeto com colaboradores da TUK e dos EUA, eles ajustaram alguns parâmetros experimentais para ver se a coisa estranha era de fato um condensado de Bose-Einstein. Eles verificaram sua presença com técnicas de espectroscopia.

p A descoberta interessará principalmente a outros físicos que estudam este estado da matéria. "Mas revelar informações sobre magnons e seu comportamento em uma forma de estado quântico macroscópico em temperatura ambiente pode ter influência na busca para desenvolver computadores usando magnons como portadores de dados, "Hillebrands disse.