Nova pesquisa da Université Côte d’Azur, CNRS, Institut de Physique de Good, mostra como os condensados de Bose-Einstein (BECs) se tornam turbulentos quando saem do equilíbrio em pequenas escalas
O conceito de turbulência é um dos desafios mais persistentes da física, desafiando uma descrição simples, apesar de décadas de pesquisa. Adicionar a mecânica quântica à mistura só torna as coisas mais complicadas.
BECs são formados quando os átomos são resfriados até perto do zero absoluto. Neste estado eles se comportam como um único fluido quântico coerente. Eles permitem a observação do comportamento quântico em escala macroscópica, possibilitando avanços na física basic e em tecnologias ultraprecisas.
Ondas podem se formar dentro de um BEC quando ele é perturbado, assim como em qualquer outro fluido. Eles podem viajar através do materials, interagindo, formando cascatas e formando padrões turbulentos.
Quando a turbulência é fraca e as interações caóticas são pequenas, as teorias de interação de ondas perturbativas funcionam bem. Uma teoria completa e simples de forte turbulência, no entanto, permanece indefinida. As não linearidades dominam e as aproximações são interrompidas.
O novo artigo estabelece as condições para que um BEC mude de turbulência fraca para forte, oferecendo uma maneira mais clara de interpretar experimentos e simulações. O trabalho explica como as interações não lineares, a condução externa e a dissipação ajudam a moldar a cascata turbulenta. Este processo é análogo à turbulência clássica, mas é fundamentalmente alterado pela mecânica quântica.
Os autores enfatizam que distinguir os dois regimes turbulentos é essencial para a interpretação de experimentos modernos com átomos ultrafrios, onde a turbulência pode ser projetada intencionalmente usando uma armadilha de potencial de agitação.
À medida que os BECs continuam a servir como plataformas originais para simular o comportamento complexo de fluidos, a compreensão dos seus estados turbulentos torna-se cada vez mais importante. Os resultados deste artigo serão inestimáveis para futuras investigações sobre turbulência quântica, física estatística de desequilíbrio e a fronteira onde a ordem dá lugar ao caos na matéria quântica.