Quando uma nuvem de átomos é resfriada próxima ao zero absoluto, seus átomos podem se fundir em um condensado de Bose-Einstein (BEC): um fluido exótico em que átomos ao longo da nuvem compartilham um único estado quântico.

Vórtices quânticos em ação

Segundo a teoria de 'turbulência de Vinen', novos BECs contêm uma tangle de fios quânticos caóticos, que gradualmente se desenrolam à medida que se relaxam. Até agora, físicos só viram indícios dessa efetividade em hélio superfluido, mas apenas de forma indireta. Em gases atômicos, vórtices foram principalmente observados em sistemas planos, 2D.

Para testar a ideia em um gás tridimensional, os pesquisadores precisavam ver e contar esses vórtices.

Imagem do fluido

No estudo, a equipe liderada por Sebastian Morris, da Universidade de Cambridge, começou com um BEC de átomos de potássio, mantido em uma armadilha de luz cilíndrica uniforme, menos de um décimo de milímetro de diâmetro. Primeiro, perturbaram o gás para desorganizar seu estado ordenado, depois ativaram interações entre os átomos e deixaram o sistema se relaxar.

Ao longo deste processo de relaxamento, eles liberavam o gás, aumentavam sua imagem cerca de 3,5 vezes e fotografavam uma fatia fina da nuvem aprimorada. Nas imagens, os vórtices apareciam como manchas escuras onde os fios passavam através da fatia.

Repetindo o processo várias vezes, a equipe estimou a totalidade da extensão dos fios de vórtice empacotados em cada unidade de volume do gás. Isso permitiu-lhes testar a lei teórica que descreve como essa quantidade deve diminuir ao longo do tempo.