Quase na temperatura mais baixa possível - mercúrio (com a ajuda de hélio líquido) - forma um estado chamado supercondutividade. Até agora…
Quando levado para dentro de alguns graus do zero absoluto na escala Kelvin (menos 273 Celsius ou menos 460 Fahrenheit), o hélio-4 líquido se transforma no notável estado superfluido. Ele gira, enrola e sua falta de corpo incomoda os cientistas há quase um século. Agora, uma equipe liderada por um físico da Universidade de Washington, usando o supercomputador mais poderoso disponível para a ciência aberta, elaborou uma imagem teórica que explica o comportamento em tempo real do superfluido. Quem é a parte responsável aqui? Tente partículas subatômicas chamadas férmions.
Os femem fazem parte da equação natural como elétrons, prótons e nêutrons ... assim como os superfluidos fazem parte das estrelas de nêutrons. Girando entre uma e 1.000 vezes por segundo, a superfície superfluida de estrelas de nêutrons - ou pulsares - atua de maneira muito diferente da sua contraparte aqui na Terra. À medida que a velocidade aumenta, forma uma série de pequenos vórtices que se agrupam em um padrão triangular ... que, por sua vez, forma uma trança dentro da estrutura superfluida. "Quando você atingir a velocidade correta, criará um vórtice no meio", disse Bulgac. “E à medida que aumenta a velocidade, você aumenta o número de vórtices. Mas sempre ocorre em etapas. ”
A ciência pode recriá-lo? Sim. Modelos de laboratório que utilizam uma câmara de vácuo e um feixe de laser para criar um campo elétrico de alta intensidade conseguiram resfriar uma pequena amostra, talvez 1 milhão de átomos, a temperaturas próximas ao zero absoluto. Em seguida, uma “colher de laser” é empregada para agitar o superfluido rápido o suficiente para criar vórtices.
"Ao tentar entender o comportamento estranho, os cientistas tentaram criar equações descritivas, como as que eles podem usar para descrever a ação de turbilhão em uma xícara de café enquanto é mexida." Bulgac disse. “Mas para descrever a ação em um superfluido feito de férmions, é necessário um número quase ilimitado de equações. Cada um descreve o que acontece se apenas uma variável - como velocidade, temperatura ou densidade - for alterada. Como as variáveis estão vinculadas, se uma muda, outras também mudam. ”
Um dos principais desafios na formulação de uma hipótese matemática é a quantidade de poder computacional necessário para solucionar um problema com várias alterações variáveis que atingiram 1 trilhão ou mais. Então como eles fizeram? A equipe usou o computador JaguarPF no Laboratório Nacional Oak Ridge, no Tennessee, um dos maiores supercomputadores do mundo, pelo equivalente a 70 milhões de horas, o que exigiria quase 8.000 anos em um computador pessoal de núcleo único (o JaguarPF tem quase um quarto milhões de núcleos). Apenas tente esfriar isso!
"Isso mostra a complexidade desses cálculos e quão difícil é isso", disse Bulgac. Para tornar as coisas ainda mais complexas, quanto mais rápido o superfluido é agitado, ele perde suas propriedades - mas não tão rápido quanto a hipótese. "O trabalho significa que os pesquisadores podem" até certo ponto "estudar as propriedades de uma estrela de nêutrons usando simulações em computador." Bulgac disse. . ”Também abre novas direções de pesquisa em física de átomos frios.”
E mais lição de casa da nossa parte.
Fonte da história original: University of Washington.
