Físicos da Finlândia e dos Estados Unidos criaram e fotografaram um objeto quântico incomum, uma espécie de vórtice magnético, que é semelhante em aparência e propriedades a um raio de bola comum, de acordo com um artigo publicado na revista Science Advances.
“É extremamente surpreendente que tenhamos conseguido criar um nó eletromagnético sintético, um raio de bola quântica, usando apenas dois fluxos de corrente elétrica opostos. Tudo isso sugere que os relâmpagos naturais desse tipo também podem ocorrer como resultado de quedas de raios convencionais”, disse Mikko Möttönen, da Universidade Aalto em Helsinque (Finlândia).
Os relâmpagos são bolas de plasma incandescente carregadas de eletricidade. Eles aparecem periodicamente na atmosfera durante tempestades e vivem muito mais tempo do que os raios comuns. Como exatamente surgem e quais processos controlam seu movimento, os cientistas ainda não sabem e vêm discutindo sobre sua natureza há quase um século e meio.
Möttenen e seus colegas sugerem que os relâmpagos não são apenas elétricos, mas também de natureza quântica, criando um análogo completo desse "mistério da natureza", fazendo experiências com os chamados skyrmions, objetos especiais do mundo quântico.
Skyrmions são partículas hipotéticas especiais de matéria com propriedades magnéticas incomuns que os fazem parecer uma espécie de "ouriço" ou vórtice microscópico. As pontas das agulhas de tal "ouriço" ou a borda de um furacão têm carga positiva, e o corpo de um "animal" ou o epicentro de um furacão tem carga negativa.
Esses "ouriços" quânticos, segundo os físicos, têm estabilidade extremamente alta, o que permite que sejam usados como células de memória duráveis e econômicas para os computadores de spin e quânticos do futuro, assim como os computadores convencionais de nosso tempo.
Os cientistas ainda não descobriram ou criaram skyrmions "reais" e seus análogos mais próximos são estruturas bidimensionais especiais dentro de filmes finos feitos de materiais magnéticos ou substâncias especiais, como o siliceto de manganês. Esses vórtices surgem neles por si próprios em condições especiais, por exemplo, em temperaturas próximas do zero absoluto.
Diagrama de um skyrmion tridimensional, quasipartícula quântica / Lee et al. / Science Advances 2018.
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Físicos finlandeses e americanos criaram uma nova versão dessas partículas, de natureza tridimensional em vez de bidimensional, usando outra substância quântica - o chamado condensado de Bose-Einstein.
É uma forma incomum de matéria em suas propriedades, semelhante ao gás e ao líquido, que se comporta como um átomo gigante e possui propriedades "atômicas" típicas. Normalmente, os cientistas obtêm isso resfriando uma nuvem de rubídio e outros átomos de metal alcalino a temperaturas próximas do zero absoluto.
Como Möttenen e seus colegas descobriram, esse átomo artificial pode ser transformado em um análogo tridimensional de um skyrmion, colocando-o dentro de um forte campo magnético e mudando a posição do spin de cada átomo real dentro dele de uma maneira especial. Quando esse campo é "desligado", uma estrutura quântica especial aparece dentro do condensado de Bose-Einstein, que tem a mesma configuração de campos eletromagnéticos entrelaçados em um nó como um relâmpago.
Sua principal propriedade incomum, como observa o físico, é que existe nessa forma por um tempo incomumente longo para um objeto quântico, várias centenas de microssegundos. Isso, de acordo com Möttenen, sugere que os skyrmions tridimensionais podem ser o "núcleo" dos relâmpagos esféricos, que também vivem muito tempo em comparação com as descargas atmosféricas comuns.
