Manipulação de átomos Pesquisa

Colaboração com cientista da UFRN abre caminho para o desenvolvimento de novas tecnologias quânticas

Uma parceria entre pesquisadores de três países está abrindo caminho para facilitar a manipulação de átomos e controlar a sua força de interação. O projeto, estudou os mecanismos que governam a física de estruturas do érbio e do disprósio, elementos que possuem capacidade de interagir entre si mesmo a grandes distâncias um do outro.

O érbio é um elemento químico de símbolo Er. À temperatura ambiente, encontra-se em estádio sólido. Usado em filtros fotográficos e como pigmento para colorir vidros e esmaltes, é relativamente estável no ar, com sais coloridos que contém faixas de absorção no espectro visível, ultravioleta e próximo ao infravermelho. O disprósio, de símbolo químico Dy, também sólido em temperatura ambiente, é usado como componente de materiais para lasers.

Aplicações
Físicos vêm desenvolvendo o manejo da matéria em temperaturas muito baixas nos últimos vinte anos, mas recentes avanços proporcionaram saltos significativos para o surgimento de novas tecnologias quânticas.

“Já é possível observar e manipular os átomos com luz lasers de altíssima resolução em distâncias muito pequenas, uma fração de micrômetro. Os nossos estudos se aplicam a gases ultrafrios, confinados em potenciais magnéticos e redes óticas”, explica o professor Tommaso Macrì, do Instituto Internacional de Física e Departamento de Física Teórica e Experimental da UFRN .

Relação inesperada

Para surpresa dos pesquisadores envolvidos na colaboração, a interação entre espécies atômicas como érbio o disprósio reúne átomos em filamentos (objetos quânticos com efeitos peculiares, como por exemplo, a falta de viscosidade quando estão em baixas temperaturas) que permanecem estáveis por períodos muito longos.

A partir desta observação, a colaboração internacional que conta com a participação de pesquisadores da UFRN, do Departamento de Física e Astronomia “Galileo Galilei” da Universidade de Pádua (Itália) e do Instituto Nacional de Física Teórica (África do Sul) começou a analisar a física por trás deste fenômeno. Ao utilizar avançados métodos numéricos foi encontrado um diagrama de fase que propõe outros estados interessantes, como fluidos homogêneos e amontoados atômicos, modificando a interação ou a densidade do sistema.

Este estudo é um passo fundamental para que seja possível manipular nuvens atômicas através do controle preciso dos pequenos tijolos de matéria que formam tudo em nosso Universo e abre novas rotas para uma revolução dentro o campo da tecnologia quântica.

Utilizando átomos ultrafrios, cuja característica principal é o fato de terem uma função de onda quântica macroscópica e bem definida, seria então possível o surgimento de novos dispositivos quânticos, entre os quais relógios atômicos, interferômetros quânticos e chips atômicos para medidas de precisão e computação quântica.

Os resultados alcançados estão disponíveis na última edição da Physics Review Letters, F. Cinti, A. Cappellaro, L. Salasnich and T. Macrì, Superfluid filaments of dipolar bosons in free space (DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.215302).

Redação com Informações Assessoria de Comunicação IIF - UFRN