Nanotecnologia

A caça por Objetos Tipo Elétron Não Identificados

A caça por Objetos Tipo Elétron Não Identificados
Anéis de vórtices resultantes da multiplicação de vórtices em um fluido quântico. Alguns elétrons ficam livres, enquanto outros são aprisionados por um ou mais vórtices, gerando comportamentos diferentes. [Imagem: Gleb/Sofia Berloff/ISM]

Objetos explosivos não identificados

Pesquisadores acreditam ter desvendado o mistério de estranhos objetos que andaram aparecendo nos últimos 10 anos em amostras de hélio superfluido.

Mas, ao contrário de outros objetos não identificados, que costumam simplesmente sumir quando se procura por eles, os "Objetos Tipo Elétron Não Identificados" (OENI) têm a mania de explodir, deixando rastros bem característicos.

O problema é que os físicos não tinham a menor ideia do que seriam esses objetos.

Natalia Berloff e seus colegas da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, acreditam agora ter uma explicação sobre suas origens.

Vórtices

A natureza quântica dos superfluidos se manifesta na forma de vórtices medindo cerca de 1 Angstrom, mais ou menos o tamanho de um átomo - 1 Angstrom equivale a 0,1 nanômetro. Esses vórtices circulam pelo fluido, se separando e se juntando.

Para estudar esses fenômenos, os físicos geralmente injetam elétrons nos superfluidos, que servem como sondas para coletar dados.

Conforme os elétrons se movem pelo superfluido, eles formam bolhas de cerca de 2 nanômetros de diâmetro, que acabam se comportando como os vórtices quantizados, só que muito maiores, ou mesmo sendo aprisionados pelos vórtices quânticos.

Em um determinado momento, essas bolhas parecem ultrapassar um limite crítico de pressão, e explodem, atingindo dimensões muito maiores, já na faixa dos micrômetros - bolhas aprisionadas em vórtices precisam de pressões maiores para explodir.

É aí que surgem os objetos tipo elétron não identificados, um evento que não obedece a essa explicação normal.

Preso em múltiplos vórtices

Os pesquisadores sugerem agora que eles se formam quando o núcleo dos vórtices se expande e depois se contrai, formando, nessa etapa de contração, uma malha de novos vórtices.

Nesse caso, a bolha formada pelo elétron é aprisionada por mais do que um vórtice, o que reduz a variação de pressão necessária para que ela exploda.

Os pesquisadores demonstraram que o mecanismo de multiplicação dos vórtices não ocorre em temperaturas mais elevadas, o que explica porque os objetos tipo elétron não identificados só aparecem em temperaturas muito baixas.

"É fascinante ter uma ferramenta para observar a dinâmica de processos que ocorrem na escala de comprimento de Angstroms e nas temperaturas ultrabaixas dos fluidos quânticos. O mistério do objeto elétron não identificado era apenas um problema importuno; estamos prontos para outros desafios," vangloriou-se a professora Berloff.

Bibliografia:

Modeling quantum fluid dynamics at nonzero temperatures
Natalia G. Berloff, Marc Brachet, Nick P. Proukakis
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1073/pnas.1312549111




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