Em um artigo publicado na revista científica Nature, uma equipe de cientista descreve que utilizou um superfluido de hélio para criar um 'tornado quântico' significativamente grande. O objetivo do estudo é utilizar esses 'tornados quânticos' para compreender melhor o mistério por trás dos buracos negros; o giro desse redemoinho imita como a estruturas cósmicas massivas distorcem o espaço-tempo ao redor.
Os pesquisadores utilizaram o superfluido de hélio líquido resfriado quase até o zero absoluto, permitindo que ele se movesse completamente sem atrito — esse tipo de material flui cerca de 500 vezes mais fácil do que a água. Ao analisar o movimento do hélio, a equipe percebeu que o 'tornado quântico' do superfluido era formado por milhares de pequenos vórtices que se transformavam em um grande redemoinho.
Para realizar o experimento, a primeira etapa foi resfriar o hélio líquido; a segunda foi colocar o material em um tanque com uma hélice na parte inferior. Dessa forma, o superfluido começou a girar e provocar o 'tornado quântico'.
Os materiais que mais se aproximam da força de um buraco negro começam a girar em torno de si e eventualmente colapsam sobre si; um bom exemplo disso é a água escoando pelo ralo de uma pia, onde ela forma um redemoinho até ser puxada para o centro do ralo.
"O uso de hélio superfluido nos permitiu estudar pequenas ondas superficiais com maior detalhe e precisão do que em nossos experimentos anteriores em água. Como a viscosidade do hélio superfluido é extremamente pequena, fomos capazes de investigar meticulosamente sua interação com o tornado superfluido e comparar as descobertas com nossas próprias projeções teóricas", disse o principal autor, Patrik Svancara, físico da Universidade de Nottingham, no Reino Unido.
Tornado Quântico e buracos negros
A partir da observação do redemoinho quântico, o estudo descreve algumas semelhanças do movimento do superfluido com o comportamento dos buracos negros. Uma das alterações mais notáveis é a semelhança com o fenômeno cósmico conhecido como 'ringdown', que ocorre no espaço quando um buraco negro recém-criado oscila em seu próprio eixo.
A imagem apresenta a máquina onde eles criaram o 'tornado quântico' utilizando o superfluido de hélio.Fonte: Reprodução / Leonardo Solidoro
O hélio foi transformado em superfluido quando a equipe o resfriou a -271 graus Celsius, uma temperatura capaz de desacelerar os bósons do elemento para fazer o líquido se comportar como um superátomo. Os pesquisadores também puderam observar ondas estacionárias e excitações semelhantes aos estados de movimento nos buracos negros.
"O hélio superfluido contém pequenos objetos chamados vórtices quânticos, que tendem a se espalhar uns dos outros. Em nossa configuração, conseguimos confinar dezenas de milhares desses em um objeto compacto semelhante a um pequeno tornado, alcançando um fluxo de vórtice com força recorde no reino dos fluidos quânticos", Svancara acrescenta.
Gostou do conteúdo? Fique atualizado com mais estudos sobre buracos negros aqui no TecMundo. Se desejar, aproveite para descobrir se as Leis da Física são descobertas ou inventadas.
