Sons de fluido perfeito mostram primeiras notas musicais do Universo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/12/2020

O sonograma captado no fluido perfeito ajudará a estudar estruturas do Universo inacessíveis.
[Imagem: Christine Daniloff/MIT]

Fluido perfeito

Para os físicos, um fluxo perfeito se forma quando um fluido flui com a menor quantidade de atrito, ou viscosidade, permitida pelas leis da mecânica quântica.

Esse comportamento perfeitamente fluido é raro na natureza, mas os cientistas acreditam que ele ocorra nos núcleos das estrelas de nêutrons e na sopa pastosa do Universo primitivo, conhecida como plasma de quarks e glúons.

Agora, uma equipe do MIT, nos EUA, conseguiu pela primeira vez criar um fluido perfeito em laboratório, medindo seu comportamento e sua estrutura interna usando sons.

Parth Patel e seus colegas analisaram milhares de ondas sonoras viajando através desse gás para medir sua "difusão do som", ou a rapidez com que o som se dissipa no gás, o que está diretamente relacionado à viscosidade, ou atrito interno de um material.

Surpreendentemente, eles descobriram que a difusão do som no fluido é tão baixa que pode ser descrita por uma quantidade "quântica" de atrito, dada por uma constante da natureza conhecida como constante de Planck, e pela massa das partículas individuais (férmions) no fluido.

Este valor fundamental confirmou que o gás de férmions de interação forte se comporta como um fluido perfeito, e é de natureza universal.

Estrelas de nêutrons e sopa primordial

Os cientistas agora poderão usar o fluido como um modelo de outros fluxos perfeitos, mas mais complicados de estudar. Por exemplo, será possível estimar a viscosidade do plasma no Universo primitivo, bem como a fricção dentro das estrelas de nêutrons - propriedades que de outra forma seriam impossíveis de calcular.

"É muito difícil ouvir uma estrela de nêutrons," brincou o professor Martin Zwierlein. "Mas agora você poderá imitá-la em um laboratório usando átomos, agitar aquela sopa atômica e ouvi-la, e saber como uma estrela de nêutrons soaria."

Embora uma estrela de nêutrons e o gás que a equipe usou para construir seus sonogramas difiram amplamente em termos de tamanho e velocidade com que o som viaja em seu interior, a equipe estima que as frequências ressonantes da estrela devem ser semelhantes às do gás, e até mesmo audíveis.

"Se você pudesse aproximar seu ouvido de uma estrela de nêutrons sem ser rasgado pela gravidade," diverte-se Zwierlein - as estrelas de nêutrons estão entre os objetos mais densos do Universo, o que faz com que sua gravidade seja descomunal.

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