Físicos simplesmente encheram um átomo cheio de átomos e criaram um novo estado da matéria

Então, como exatamente isso funciona? 

Se você pegar um monte de átomos de estrôncio, resfriá-los e, em seguida, obter um animado, você notou uma coisa estranha - esse átomo feliz irá organizar uma pilha de carinho com seus amigos mais próximos.

Mais do que apenas um equivalente físico de ver quantas uvas você pode colocar em sua boca, a maneira como esse estranho sabor da molécula mutante se une poderia fornecer alguns insights sobre como as partículas interagem a temperaturas extremamente baixas.

Lembrando os antigos diagramas de um átomo em seu livro de ciência da escola secundária, você pode se lembrar de que há um espaço entre as órbitas do elétron e o núcleo.

A física de partículas no mundo real é um pouco diferente - os elétrons não tendem a girar como luas ao redor de planetas, mas existem em nuvens de probabilidade.

Ainda assim, essa nuvem de posições potenciais fica à beira de uma distância onde é menos provável que você encontre um elétron, e os físicos se perguntam se é possível espremer outro átomo inteiro dentro dessa lacuna.

Para testar isso, uma equipe de pesquisadores americanos e austríacos combinou estudos de condensado de Bose-Einstein com a criação de objetos chamados átomos de Rydberg.

Quando você sugar o máximo de energia térmica possível de uma coleção de átomos, eles tendem a perder suas identidades individuais e compartilhar os estados quânticos uns dos outros.

Essa fase da matéria é chamada de condensado de Bose-Einstein e, embora seja um desafio levar as partículas até temperaturas zero quase absolutas, ela contribui para as condições perfeitamente silenciosas necessárias para estudar suas propriedades quânticas.

Neste caso, os pesquisadores refrigeraram vários átomos de estrôncio em um condensado e, em seguida, atingiram um deles com um laser.

O objetivo era atingi-lo precisamente no caminho certo para impulsionar um ou mais de seus elétrons em um orbital longe do núcleo, criando um estado excitado chamado átomo de Rydberg.

Quão longe do núcleo estamos falando?

"A distância média entre o elétron e seu núcleo pode ser tão grande quanto várias centenas de nanômetros", diz o físico de partículas teóricas Joachim Burgdörfer, da TU Wien, em Viena.

Por perspectiva, isso é mais do que mil vezes o raio de um átomo de hidrogênio - com certeza espaço suficiente para entrar pelo menos em um átomo inteiro. 

Simulações computacionais indicaram que a distância entre átomos seria muito menor que a distância entre o elétron e seu núcleo. Teoricamente, esse salto quântico deve dar espaço a até 170 átomos de estrôncio próximos para caber dentro do novo orbital.

A grande questão era como o amontoado de átomos nesse abraço incomum poderia afetar um ao outro, se é que algum.

"Os átomos não carregam carga elétrica, portanto, eles exercem apenas uma força mínima sobre o elétron", diz o físico Shuhei Yoshida , também de TU Wien.

Mas o elétron excitado ainda é gentilmente cutucado pelos átomos de estrôncio entre ele e o núcleo.

Não é suficiente movê-lo de sua órbita, mas esse leve efeito de dispersão deve ser suficiente para reduzir a quantidade total de energia no sistema.

Essa queda de energia poderia, teoricamente, estabelecer um vínculo fraco entre o átomo de Rydberg e os outros átomos de estrôncio que estavam quietos dentro da órbita de seu elétron - o que é chamado de polarons de Rydberg - um fenômeno que eles encontraram evidência nos resultados do experimento.

"É uma situação altamente incomum", diz Yoshida .

"Normalmente, estamos lidando com núcleos carregados, ligando elétrons ao redor deles. Aqui, temos um elétron, ligando átomos neutros."

Não espere estar construindo nada a partir desses polarons moleculares de Rydberg. Esse não é o ponto.

O que é interessante é a capacidade de manipular átomos em um condensado em estados tão estranhos.

"Para nós, esse novo estado de matéria fracamente ligado é uma nova e empolgante possibilidade de investigar a física dos átomos ultrafrios", diz Burgdörfer .

"Dessa forma, é possível sondar as propriedades de um condensado de Bose-Einstein em escalas muito pequenas, com alta precisão".

Esta pesquisa foi publicada na Physical Review Letters .

Fonte:Scincealert