MADRID 11 ago. (EUROPA PRESS) -
Físicos coreanos e japoneses observaram com sucesso, pela primeira vez, a instabilidade quântica Kelvin-Helmholtz (KHI), um fenômeno previsto há décadas, nunca antes observado em fluidos quânticos.
Essa instabilidade produz padrões de vórtices exóticos conhecidos como dispersões fracionárias excêntricas, cujas estruturas em forma de crescente se assemelham à lua na obra-prima de Van Gogh "Noite Estrelada".
A instabilidade de Kelvin-Helmholtz (KHI) é um fenômeno clássico da dinâmica de fluidos, em que ondas e vórtices se formam na fronteira entre dois fluidos que se movem em velocidades diferentes, como visto em ondas oceânicas varridas pelo vento, nuvens rodopiantes ou no céu de Van Gogh.
"Nossa pesquisa começou com uma pergunta simples: a instabilidade de Kelvin-Helmholtz pode ocorrer em fluidos quânticos?", disse Hiromitsu Takeuchi, professor associado da Escola de Pós-Graduação em Ciências da Universidade Metropolitana de Osaka e um dos principais autores do estudo, em um comunicado.
Ao resfriar gases de lítio até próximo do zero absoluto, os pesquisadores criaram um condensado de Bose-Einstein multicomponente (um superfluido quântico) com dois fluxos fluindo em velocidades diferentes. Em sua interface, surge um padrão de dedilhado ondulado, semelhante à turbulência clássica, mas depois são gerados vórtices, regidos pelas estranhas regras da mecânica quântica e da topologia.
Esses vórtices acabaram sendo dispersões fracionárias excêntricas, ou EFS, um tipo de defeito topológico descoberto recentemente.
"Os Schirmiums são geralmente simétricos e centrados", explicou Takeuchi. "Mas as EFSs têm formato de lua crescente e contêm singularidades embutidas: pontos em que a estrutura de spin usual se rompe, criando fortes distorções. Para mim, a grande lua crescente no canto superior direito de 'Starry Night' se parece exatamente com uma EFS", acrescentou Takeuchi.
INTERESSE CRESCENTE
Os schirmiums, descobertos pela primeira vez em materiais magnéticos, estão atraindo um interesse crescente para uso em spintrônica e dispositivos de memória devido à sua estabilidade, tamanho pequeno e dinâmica incomum. A descoberta de um novo tipo de schirmium em um superfluido pode ter implicações tanto para as tecnologias aplicadas quanto para nossa compreensão dos sistemas quânticos.
Para o futuro, a equipe planeja refinar suas medições. "Com experimentos mais precisos, poderíamos testar as previsões do século XIX sobre o comprimento de onda e a frequência das ondas de interface acionadas por KHI", disse Takeuchi.
Os pesquisadores também veem um potencial teórico mais amplo.
"As EFSs desafiam as classificações topológicas tradicionais", concluiu Takeuchi. "Suas singularidades incorporadas levantam novas questões, e esperamos explorar se estruturas semelhantes surgem em outros sistemas multicomponentes ou de dimensões mais altas."
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