{"id":148183,"date":"2020-05-13T11:23:13","date_gmt":"2020-05-13T13:23:13","guid":{"rendered":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/?p=148183"},"modified":"2020-05-13T11:23:13","modified_gmt":"2020-05-13T13:23:13","slug":"condensado-de-bose-einstein","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/ciencias-da-natureza\/fisica\/condensado-de-bose-einstein","title":{"rendered":"Condensado de Bose-Einstein"},"content":{"rendered":"

Defini\u00e7\u00e3o<\/strong><\/p>\n

O\u00a0condensa\u00e7\u00e3o de Bose-Einstein<\/strong>\u00a0\u00e9 um fen\u00f4meno qu\u00e2ntico ex\u00f3tico que foi observado pela primeira vez em gases at\u00f4micos dilu\u00eddos em 1995 e agora \u00e9 objeto de intenso estudo te\u00f3rico e experimental.<\/p>\n

O\u00a0condensado de Bose-Einstein\u00a0\u00e9 um estado \u00fanico da mat\u00e9ria, existindo apenas a temperaturas pr\u00f3ximas do zero absoluto, nas quais os \u00e1tomos coalescem e exibem super fluidez porque compartilham o mesmo estado qu\u00e2ntico.<\/p>\n

O\u00a0condensado de Bose-Einstein\u00a0\u00e9 um estado raro (ou fase) da mat\u00e9ria em que uma grande porcentagem de b\u00f3sons entra em colapso em seu estado qu\u00e2ntico mais baixo, permitindo que efeitos qu\u00e2nticos sejam observados em uma escala macrosc\u00f3pica. Os b\u00f3sons entram em colapso neste estado em circunst\u00e2ncias de temperatura extremamente baixa, pr\u00f3ximo ao valor do zero absoluto (-273,15 \u00b0 C).<\/p>\n

Sob tais condi\u00e7\u00f5es, uma grande fra\u00e7\u00e3o de b\u00f3sons ocupa o estado qu\u00e2ntico mais baixo, momento em que os fen\u00f4menos qu\u00e2nticos microsc\u00f3picos, particularmente a interfer\u00eancia da fun\u00e7\u00e3o de onda, tornam-se aparentes macroscopicamente.<\/p>\n

O que \u00e9 o condensado de Bose-Einstein?<\/strong><\/p>\n

O\u00a0condensado de Bose-Einstein\u00a0surgiu em 1995 como um exemplo de um quinto estado incrivelmente frio da mat\u00e9ria, um superfluido.<\/p>\n

Nosso universo \u00e9 composto de g\u00e1s, l\u00edquido, s\u00f3lido e plasma, mas a f\u00edsica prev\u00ea outra forma de mat\u00e9ria que n\u00e3o existe naturalmente.<\/p>\n

As part\u00edculas no\u00a0condensado de Bose-Einstein\u00a0t\u00eam a temperatura mais baixa poss\u00edvel, 0 graus Kelvin ou zero absoluto. Consequentemente, as part\u00edculas nesse estado exibem caracter\u00edsticas \u00fanicas e at\u00e9 bizarras.<\/p>\n

Em 1924, os f\u00edsicos Satyendra Nath Bose e Albert Einstein teorizaram que esse outro estado da mat\u00e9ria deve ser poss\u00edvel. Einstein exp\u00f4s as id\u00e9ias de Bose sobre o comportamento da luz ao agir como ondas e part\u00edculas.<\/p>\n

Ele aplicou as estranhas estat\u00edsticas que descreviam como a luz pode se unir em uma \u00fanica entidade (agora conhecida como laser) e se perguntava como isso poderia impactar part\u00edculas com massa.<\/p>\n

Mas eles passaram muitos anos com instrumentos sofisticados o suficiente para testar a teoria das part\u00edculas que se condensam em um novo estado.<\/p>\n

Quando Carl Wieman e Eric Cornell resfriaram o rub\u00eddio-87 a bilion\u00e9simos de grau zero absoluto, nasceu o\u00a0condensado de Bose-Einstein. Eles tiveram que ter cuidado e criatividade para resfriar essas part\u00edculas especiais, conhecidas como b\u00f3sons, usando uma combina\u00e7\u00e3o de lasers e \u00edm\u00e3s. Por seus esfor\u00e7os, eles foram recompensados com o Pr\u00eamio Nobel em 2001.<\/p>\n

Ainda n\u00e3o podemos resfriar part\u00edculas de tal forma que seu movimento devido ao calor pare completamente (verdadeiro zero absoluto), mas levando-as a menos de um milion\u00e9simo de grau que Kelvin \u00e9 suficiente para mostrar as propriedades do\u00a0condensado de Bose-Einstein.<\/p>\n

O que diferencia os b\u00f3sons de outras part\u00edculas \u00e9 seu “spin” inteiro, em oposi\u00e7\u00e3o \u00e0s part\u00edculas regulares. Os el\u00e9trons separados nos b\u00f3sons compostos tendem a ocupar exatamente o mesmo n\u00edvel de energia ao mesmo tempo, o que significa que os \u00e1tomos se uniram na mesma entidade exata. Podemos olhar para esta \u00fanica unidade e ver um ponto difuso, em vez de v\u00e1rios \u00e1tomos separados.<\/p>\n

Outros b\u00f3sons, como o h\u00e9lio-4, tamb\u00e9m podem ser for\u00e7ados a um\u00a0condensado de Bose-Einstein.<\/p>\n

Quando os b\u00f3sons colapsam suas identidades em uma \u00fanica identidade, eles nos mostram visualmente a dualidade onda-part\u00edcula de uma nova maneira.<\/p>\n

O\u00a0condensado de Bose-Einstein, com sua semelhan\u00e7a com os lasers, poderia revolucionar certas tecnologias. Sua superfluidez caracter\u00edstica significa que eles fluem sem perder energia por atrito, sendo uma fonte eficiente de energia.<\/p>\n

No futuro, eles podem ser usados para gravar no nano-n\u00edvel ou acelerar a mat\u00e9ria perto da velocidade da luz.<\/p>\n

Teoria e descoberta<\/strong><\/p>\n

Os\u00a0condensados de Bose-Einstein\u00a0foram previstos pela primeira vez teoricamente por Satyendra Nath Bose (1894-1974), um f\u00edsico indiano que tamb\u00e9m descobriu a part\u00edcula subat\u00f4mica denominada por ele, o b\u00f3son.<\/p>\n

Bose estava trabalhando em problemas estat\u00edsticos na mec\u00e2nica qu\u00e2ntica e enviou suas id\u00e9ias para Albert Einstein. Einstein os considerava importantes o suficiente para public\u00e1-los.<\/p>\n

T\u00e3o importante quanto isso, Einstein viu que a matem\u00e1tica de Bose – mais tarde conhecida como estat\u00edstica de Bose-Einstein – poderia ser aplicada tanto aos \u00e1tomos quanto \u00e0 luz.<\/p>\n

O que os dois descobriram foi que, normalmente, os \u00e1tomos precisam ter certas energias – de fato, um dos fundamentos da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica \u00e9 que a energia de um \u00e1tomo ou outra part\u00edcula subat\u00f4mica n\u00e3o pode ser arbitr\u00e1ria.<\/p>\n

\u00c9 por isso que os el\u00e9trons, por exemplo, t\u00eam “orbitais” discretos que eles precisam ocupar e por que emitem f\u00f3tons de comprimentos de onda espec\u00edficos quando passam de um orbital, ou n\u00edvel de energia, para outro.<\/p>\n

Mas resfrie os \u00e1tomos a bilion\u00e9simos de grau de zero absoluto e alguns \u00e1tomos come\u00e7am a cair no mesmo n\u00edvel de energia, tornando-se indistingu\u00edveis.<\/p>\n

\u00c9 por isso que os \u00e1tomos de um\u00a0condensado de Bose-Einstein\u00a0se comportam como “super \u00e1tomos”. Quando se tenta medir onde est\u00e3o, em vez de ver \u00e1tomos discretos, v\u00ea-se mais uma bola difusa.<\/p>\n

Todos os outros estados da mat\u00e9ria seguem o Princ\u00edpio de Exclus\u00e3o de Pauli, nomeado para o f\u00edsico Wolfgang Pauli. Pauli (1900-1958) foi um f\u00edsico te\u00f3rico su\u00ed\u00e7o e americano, nascido na \u00c1ustria e um dos pioneiros da f\u00edsica qu\u00e2ntica, e diz que os f\u00e9rmions – os tipos de part\u00edculas que comp\u00f5em a mat\u00e9ria – n\u00e3o podem estar em estados qu\u00e2nticos id\u00eanticos.<\/p>\n

\u00c9 por isso que, quando dois el\u00e9trons est\u00e3o no mesmo orbital, seus spins precisam ser opostos para que eles somam zero. Essa, por sua vez, \u00e9 uma das raz\u00f5es pelas quais a qu\u00edmica funciona da mesma maneira e uma raz\u00e3o pela qual os \u00e1tomos n\u00e3o podem ocupar o mesmo espa\u00e7o ao mesmo tempo.<\/p>\n

Os\u00a0condensados de Bose-Einstein\u00a0quebram essa regra.<\/p>\n

Embora a teoria afirmasse que esses estados da mat\u00e9ria deveriam existir, n\u00e3o foi at\u00e9 1995 que Eric A. Cornell e Carl E. Wieman, ambos do Instituto Conjunto de Astrof\u00edsica de Laborat\u00f3rio (JILA) em Boulder, Colorado, e Wolfgang Ketterle, do O Massachusetts Institute of Technology, conseguiu fazer um, pelo qual receberam o Pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica de 2001.<\/p>\n

Em julho de 2018, um experimento a bordo da Esta\u00e7\u00e3o Espacial Internacional resfriou uma nuvem de \u00e1tomos de rub\u00eddio a dez milh\u00f5es de graus acima do zero absoluto, produzindo um condensado de Bose-Einstein\u00a0no espa\u00e7o.<\/p>\n

O experimento agora tamb\u00e9m det\u00e9m o recorde do objeto mais frio que conhecemos no espa\u00e7o, embora ainda n\u00e3o seja a coisa mais fria que a humanidade j\u00e1 criou.<\/p>\n

Cientistas alem\u00e3es produzem o primeiro condensado de Bose-Einstein com \u00e1tomos de c\u00e1lcio<\/strong><\/p>\n

F\u00edsicos do Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Alemanha) conseguiram produzir um condensado de Bose-Einstein a partir do c\u00e1lcio, elemento alcalino-terroso da terra.<\/p>\n

O uso de \u00e1tomos alcalino-terrosos cria um novo potencial para medi\u00e7\u00f5es de precis\u00e3o, por exemplo, para a determina\u00e7\u00e3o de campos gravitacionais.<\/p>\n

O f\u00edsico e vencedor do Pr\u00eamio Nobel Wolfgang Ketterle uma vez descreveu como uma “crise de identidade” dos \u00e1tomos:<\/strong>\u00a0se os \u00e1tomos s\u00e3o pegos em uma armadilha e resfriados a uma temperatura pr\u00f3xima ao ponto zero absoluto, eles se condensam – semelhante ao vapor da \u00e1gua – e assuma uma condi\u00e7\u00e3o totalmente nova:\u00a0<\/strong>eles se tornam indistingu\u00edveis.<\/p>\n

Essa condi\u00e7\u00e3o coletiva \u00e9 chamada – nomeada por seus pais intelectuais – condensado de Bose-Einstein.<\/p>\n

Os f\u00edsicos do Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) conseguiram, pela primeira vez em todo o mundo, produzir um\u00a0condensado de Bose-Einstein\u00a0a partir do c\u00e1lcio alcalino-terroso.<\/p>\n

O uso de \u00e1tomos alcalino-terrosos cria um novo potencial para medi\u00e7\u00f5es de precis\u00e3o, por exemplo, para a determina\u00e7\u00e3o de campos gravitacionais.<\/p>\n

Como, ao contr\u00e1rio dos\u00a0condensados de Bose-Einstein\u00a0anteriores dos \u00e1tomos alcalinos, os metais alcalino-terrosos reagem um milh\u00e3o de vezes mais responsivamente ao comprimento de onda nas excita\u00e7\u00f5es \u00f3pticas – um fato que pode ser usado para medi\u00e7\u00f5es super-exatas.<\/p>\n

\"Carl
\nCarl Wieman, Wolfgang Ketterle e Eric Cornell receberam o Pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica em 2001
\npor seu trabalho no condensado de Bose Einstein<\/strong><\/p>\n

\"omo
\nComo uma onda gigante no meio de um mar de \u00e1tomos de c\u00e1lcio gasosos, o Bose-Einstein<\/strong><\/p>\n

Fonte:<\/strong>\u00a0phys.org\/www.livescience.com\/physicsworld.com\/physicsworld.com\/www.thoughtco.com\/www.wisegeek.org\/toutestquantique.fr\/core.ac.uk\/jqi.umd.edu<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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