Na Física, sete fotões comportam-se como mil milhões

Uma equipa de físicos revelou que só são necessários sete partículas quânticas, os fotões, para que estas se comportem como se estivem numa multidão de mil milhões, segundo um novo estudo. 

Num novo estudo, publicado nesta segunda-feira na Nature Physics, os cientistas explicam um sistema composto por poucas partículas atua como um sistema maior, permitindo aos cientistas estudar o comportamento quântico mais facilmente.

Em grandes escalas, a matéria sofre alterações, a chamadas transições de fase, nas quais, por exemplo, a água líquida transforma-se num sólido (gelo) ou em vapor. Os cientistas costumam observar estas alterações em grandes massas de moléculas, mas nunca em aglomerados tão pequenos.

Na nova pesquisa, os físicos observaram a transição de fase em sistemas compostos por apenas sete partículas de luz, os fotões, num estado físico raro e exótico conhecido como Condensado Bose-Einstein (BEC) – estado no qual se pode atingir temperaturas extremamente frias, começando, consequentemente as partículas a misturar-se e a agir em uníssono.

Como os fotões são “pacotes” de luz – isto é, são feitos de luz e não de matéria – parece estranho que estas partículas de luz passem por transições de fase. No entanto, uma pesquisa levada a cabo em 2010 por equipa de cientistas alemães mostrou que os fotões podem ser induzidos de forma a comportar-se como os BEC.

Nesta experiência, os investigadores quiseram descobrir o número mínimo de fotões necessários para que estas partículas interagissem e exibissem um comportamento semelhante aos BEC.

Recorrendo a um laser, os investigadores dispararam fotões para uma “armadilha” semelhante a um espelho e observaram a interação para descobrir quando é que um BEC emergia. Em média, descobriram que eram necessários sete fotões para que as partículas formassem um BEC, começando a agir como uma única partícula.

A nova experiência define o número mínimo de partículas necessárias – sete fotões – para que se dê uma transição de fase.

“Agora que está confirmado que a transição de fase é também um conceito útil em sistemas tão pequenos, podemos explorar as suas propriedades de formas que não seriam possíveis em sistemas maiores”, disse o autor principal do estudo Robert Nyman, físico do Imperial College London em comunicado.

Sinteticamente, o novo estudo veio demonstrar que, mesmo em escalas mais pequenas, a transição dos fotões ocorre de forma incrivelmente semelhante ao que é registados na escalas maiores – na Física, sete fotões comportam-se como mil milhões.

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