Cientistas confirmam a incrível descoberta do ‘Segundo Som’

Aqui está uma prova visível pela primeira vez.

Resumo:

  • Normalmente, quando algo é aquecido, o calor tende a se espalhar antes de eventualmente se dissipar. Mas as coisas são um pouco diferentes no mundo do gás quântico superfluido.
  • Pela primeira vez, os cientistas do MIT conseguiram imaginar como o calor realmente viaja numa onda, conhecida como “segundo som”, através deste fluido exótico.
  • A compreensão desta dinâmica pode ajudar a responder questões sobre supercondutores de alta temperatura e estrelas de nêutrons.

No mundo dos materiais comuns de uso diário, o calor tende a se espalhar a partir de uma fonte localizada. Coloque um carvão em chamas em uma panela com água e a temperatura do líquido aumentará lentamente antes que seu calor se dissipe. Mas o mundo está cheio de materiais raros e exóticos que não obedecem exatamente a essas regras térmicas.

Em vez de se espalharem como seria de esperar, estes gases quânticos superfluidos “espalham” o calor de um lado para o outro – propagando-se essencialmente como uma onda. Os cientistas chamam este comportamento de “segundo som” do material (o primeiro é o som comum através de uma onda de densidade). Embora esse fenômeno já tenha sido observado antes, nunca foi fotografado. Mas recentemente, cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) conseguiram finalmente capturar este movimento de calor puro através do desenvolvimento de um novo método de termografia (também conhecido como mapeamento de calor).

Os resultados deste estudo foram publicados na semana passada na revista Science , e em um comunicado de imprensa da universidade destacando a conquista, o professor assistente e coautor do MIT, Richard Fletcher, continuou a analogia da panela fervente para descrever a estranheza inerente do “segundo som ” nestes superfluidos exóticos.

MIT - Exemplo simplificado de "espirração" de calor em um superfluido em comparação com um fluido normal.

MIT – Exemplo simplificado de “espirração” de calor em um superfluido em comparação com um fluido normal.

“É como se você tivesse um tanque de água e metade dele quase fervesse”, disse Fletcher. “Se você observar, a água em si pode parecer totalmente calma, mas de repente o outro lado fica quente e o calor vai e volta, enquanto a água parece totalmente parada.”

Esses superfluidos são criados quando uma nuvem de átomos é submetida a temperaturas ultrafrias próximas do zero absoluto (-459,67 °F). Neste estado raro, os átomos comportam-se de forma diferente, pois criam um fluido essencialmente livre de atrito. É neste estado sem atrito que se teorizou que o calor se propaga como uma onda.

“O segundo som é a marca registrada da superfluidez, mas até agora em gases ultrafrios você só conseguia vê-lo neste fraco reflexo das ondulações de densidade que o acompanham”, disse o autor principal, Martin Zwierlein, em um comunicado à imprensa. “O caráter da onda de calor não pôde ser comprovado antes.”

Para finalmente capturar este segundo som em ação, Zweierlein e a sua equipa tiveram que pensar fora da caixa térmica habitual, pois há um grande problema ao tentar rastrear o calor de um objeto ultrafrio – ele não emite a radiação infravermelha habitual. Assim, os cientistas do MIT conceberam uma forma de aproveitar as frequências de rádio para rastrear certas partículas subatómicas conhecidas como “férmions de lítio-6”, que podem ser capturadas através de diferentes frequências em relação à sua temperatura (ou seja, temperaturas mais quentes significam frequências mais altas e vice-versa). Esta nova técnica permitiu aos investigadores concentrarem-se essencialmente nas frequências “mais quentes” (que ainda eram muito frias) e acompanhar a segunda onda resultante ao longo do tempo.

Isso pode parecer um grande “e daí?” Afinal, quando foi a última vez que você teve um encontro próximo com um gás quântico superfluido? Mas pergunte a um cientista de materiais ou astrônomo e você obterá uma resposta totalmente diferente.

Embora os superfluidos exóticos possam não preencher as nossas vidas (ainda), compreender as propriedades do movimento da segunda onda pode ajudar nas questões relacionadas aos supercondutores de alta temperatura (novamente, ainda em temperaturas muito baixas) ou à física confusa que está no coração das estrelas de nêutrons.

Fonte: Popularmechanics

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