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O comportamento dos átomos em um campo magnético já é conhecido pelos cientistas, mas pesquisadores do MIT e da Universidade de Harvard descobriram uma forma de aprofundar ainda mais este conhecimento. Em uma observação mais prática, os envolvidos mostraram como forças magnéticas na escala quântica e atômica podem afetar os átomos. O estudo foi publicado a revista científica Nature.

Em primeiro lugar, devemos entender o que é Spin. Trata-se do movimento feito pelo átomo ao ser exposto a um campo magnético. Desta forma, a orientação das partículas ocorre verticalmente no sentido horário ou anti-horário, sendo que cada átomo pode assumir uma movimentação diferente em um campo magnético.

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Estudo utilizou o Spin de cada átomo para observação. Créditos: Dmitriy Rybin/Shutterstock

Experimento

O objetivo do estudo foi observar justamente este movimento, detalhando o equilíbrio assumido na orientação entre os átomos em certo ponto. Para isso, as partículas foram expostas à temperatura mais frias que as do espaço. Esta exposição ocorreu mais de dez vezes, até elas quase congelarem, o que de fato permitiu a observação inovadora.

Após esta etapa, os pesquisadores utilizaram um laser como uma espécie de pinça, para agarrar os átomos e os organizarem em cordas de 40. “Você pode pensar nos lasers como pinças que agarram os átomos e, se estiverem mais quentes, escaparão”, explica o estudante de pós-graduação do MIT e o autor principal do estudo, Paul Niklas Jepsen

Ao final do processo, 40 mil átomos estavam divididos em pelo menos mil cordas. Desse modo, eles foram expostos a forças magnéticas de diferentes intensidades. Enquanto toda a ação ocorria, os cientistas obtiveram imagens dos padrões de ondas criadas à medida que os átomos inclinavam sua rotações.

Em conclusão, os envolvidos observaram padrões de ondas em um detector e identificaram que os átomos evoluíram gradualmente do comportamento dinâmico para o equilíbrio, dependendo da natureza do campo magnético ao qual foram expostos. 

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Todo experimento ocorreu enquanto os átomos estavam expostos a um campo magnético. Créditos: DariaRen/Shutterstock

A partir das pesquisas, também foi possível esclarecer que, na verdade, esta ação poderia ser descrita matematicamente por um método já conhecido, o Heisenberg. Nesse sentido, o método é “um conjunto de equações comumente usado para prever o comportamento magnético”, como descreve o MIT News.

“Estudando um dos materiais magnéticos mais simples, avançamos na compreensão do magnetismo. Quando você encontra novos fenômenos em um dos modelos mais simples da física para o magnetismo, tem a chance de descrevê-lo totalmente e entendê-lo. É isso que me tira da cama pela manhã e me deixa animado”, disse Wolfgang Ketterle, professor de física e líder da equipe do MIT.

Benefícios da descoberta

O esforço dos cientistas neste experimento pode significar muito para o futuro. Com a continuação dos estudos, será possível desenvolver novas tecnologias, principalmente dispositivos spintrônicos. Isso quer dizer que, talvez em breve, existam aparelhos que aproveitem o Spin dos átomos para transmitir, processar e até armazenar informações.

“Com todo o entusiasmo atual sobre a promessa da ciência da informação quântica de resolver problemas práticos no futuro, é ótimo ver um trabalho como este realmente se concretizando hoje”, afirmou John Gillaspy, oficial de programa da Divisão de Física do Fundação Nacional de Ciência, financiadora do estudo.

Via: ZDNet