Fio quântico faz massa e energia fluírem sem resistência e sem perda

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/12/2025

O fio quântico formado pelos átomos aprisionados e levitados revelou um novo tipo de transporte de massa.
[Imagem: TU Wien]

Tipos de transporte

Nos sistemas físicos, transportar coisas pode ter diferentes significados, como transportar a corrente elétrica através de um fio, o calor através de um metal ou mesmo a água através de um cano. Cada um desses fluxos pode ser descrito pela facilidade com que a grandeza com que estamos lidando, seja a carga, a energia ou a massa, se move através do material.

Há exceções, é claro, como na supercondutividade, quando a carga elétrica consegue fluir sem qualquer resistência.

Mas um novo experimento mostrou agora que é possível mover não apenas uma carga elétrica sem resistência - é possível mover massa sem resistência.

Enquanto a supercondutividade exige materiais exóticos, difíceis de sintetizar e que só funcionam em temperaturas criogênicas, Philipp Schüttelkopf e colegas da Universidade de Tecnologia de Viena, na Áustria, descobriram que obter a "supercondução de massa" exige apenas fabricar um "fio quântico", um fio formado por uma fieira contínua de átomos individuais.

Ao confinar milhares de átomos de rubídio, usando campos magnéticos e ópticos para forçá-los a se moverem ao longo de uma única linha, a equipe criou um gás ultrafrio no qual energia e massa se movem com eficiência perfeita.

Outro experimento mostrou que um fio de átomos pode ser muito útil para os microscópios.
[Imagem: Brad Baxley]

Transporte balístico e transporte difusivo

O experimento mostra que, mesmo após inúmeras colisões, o fluxo permanece estável e inalterado, revelando assim um tipo de transporte que desafia as regras da matéria comum, uma espécie de "supertransporte".

"Em princípio, existem dois tipos muito diferentes de fenômenos de transporte," explicou o professor Frederik Moller. "Falamos de transporte balístico quando as partículas se movem livremente e percorrem o dobro da distância no dobro do tempo - como uma bala viajando em linha reta."

"Mas existe também o transporte difusivo," continuou o pesquisador, "que surge de muitas colisões aleatórias. A condução de calor é um desses processos difusivos: Quando algumas partículas quentes encontram partículas mais frias, elas gradualmente compartilham energia e momento até que, em média, todas tenham a mesma temperatura. Esse tipo de transporte não é linear. Para percorrer o dobro da distância, normalmente é necessário quatro vezes mais tempo."

Mas no fio quântico os átomos se comportam de modo diferente. "Ao estudar a corrente atômica, pudemos ver que a difusão é praticamente suprimida por completo," contou Moller. "O gás se comporta como um condutor perfeito; embora inúmeras colisões ocorram entre os átomos, grandezas como massa e energia fluem livremente, sem se dissiparem no sistema."

O transporte de massa sem resistência lembra o mecanismo do pêndulo de Newton.
[Imagem: Pixabay]

Pêndulo de Newton atômico

O comportamento inusitado pode ser melhor compreendido por meio de uma analogia com um pêndulo de Newton, o brinquedo de mesa com uma fileira de bolas de metal que oscilam e se chocam. Quando uma bola é puxada para trás e solta, ela transfere seu momento linear diretamente através das outras para a bola na extremidade oposta, que oscila como se não tivesse sido tocada.

"Os átomos em nosso sistema só podem colidir em uma única direção," explicou Moller. "Seus momentos lineares não são dispersos, mas simplesmente trocados entre os parceiros de colisão. O momento linear de cada átomo permanece conservado - ele só pode ser transmitido, nunca perdido."

Assim como no pêndulo de Newton, o movimento no fio atômico continua sem amortecimento. Com isto, momento linear e energia podem viajar indefinidamente pelo gás, em vez de se dissiparem como na matéria normal.

"Esses resultados mostram por que tal nuvem atômica não se termaliza - por que ela não distribui sua energia de acordo com as leis usuais da termodinâmica," disse Moller. "Estudar o transporte sob condições tão perfeitamente controladas pode abrir novos caminhos para entender como a resistência surge, ou desaparece, no nível quântico."

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