A Física clássica descreve o comportamento de corpos de grandes dimensões (se soubermos a localização inicial e a velocidade de um objeto, é possível prever com grande precisão o seu movimento futuro), enquanto a Física quântica descreve o comportamento de átomos e partículas subatómicas (e que têm movimentos que não são tão previsíveis). O mundo da Física clássica pode interferir e complicar a observação de fenómenos ainda misteriosos que acontecem à escala quântica – na prática, no mundo quântico a intuição que temos da Natureza no geral não tem a mesma correspondência (como o entrelaçamento quântico) . E é por isso que o mais recente feito de uma equipa de físicos do MIT está em destaque – captaram imagens de átomos na transição de um estado clássico para um estado quântico, gerando “tornados quânticos”.
Uma das formas de amplificar os efeitos quânticos é arrefecer os átomos a uma temperatura apenas uma fração acima do zero absoluto (– 273,15), num estado de matéria conhecido como condensado de Bose-Einstein, ou BEC. Neste estado, são exibidas propriedades quânticas de uma forma mais visível. Os cientistas do MIT fizeram isso mesmo para estudar o efeito Hall quântico – um estado no qual as partículas começam a produzir efeitos quânticos. A equipa fez um BEC a partir de um milhão de átomos de sódio ultrafrios, em vez de recorrer a eletrões, explica o New Atlas.
“Pensamos em fazer estes átomos frios comportarem-se como se fossem eletrões em campos magnéticos, mas que pudéssemos controlar com precisão. Assim, pudemos visualizar o que os átomos individuais estavam a fazer e perceber se obedeciam aos mesmos princípios da mecânica quântica”, explica Martin Zwierlein, investigador envolvido no estudo.
O conjunto de átomos foi colocado numa armadilha eletromagnética e sujeito a cerca de cem rotações por segundo, com a nuvem a alongar-se num formato de agulha que foi ficando cada vez mais fino e, nesse momento, passou a assumir um comportamento quântico. Depois de se contorcer como uma cobra, o conjunto em forma de agulha ‘partiu-se’ em segmentos mais pequenos, continuou a rodar e formou um padrão cristalino em cada um, que os investigadores descrevem como ‘tornados quânticos’.
Esta observação mostra que o comportamento é gerido inteiramente pelas interações entre os átomos, o que pode ter algumas implicações intrigantes para o mundo das mecânicas clássica e quântica.
“É um pouco como a ideia de uma borboleta bater as asas na China e criar uma tempestade nos EUA. Aqui, criamos a meteorologia quântica: o fluido, com as suas instabilidades quânticas, fragmenta-se em estruturas cristalinas de nuvens mais pequenas e vórtices. É um avanço conseguir observar estes efeitos quânticos diretamente”, assume Zwierlein.
