“Tornado quântico” permite que cientistas simulem um buraco negro na Terra
Cientistas da Universidade de Nottingham conseguiram criar um enorme redemoinho quântico, apelidado de “tornado quântico”, em um superfluido de hélio a temperaturas ultrabaixas, simulando assim, na Terra, as condições físicas próximas a um buraco negro. Este avanço, pela primeira vez, possibilitou a geração de minúsculas ondas na superfície do superfluido, um material conhecido por seu fluxo sem atrito (ou viscosidade incrivelmente baixa) e outros comportamentos exóticos observados perto do zero absoluto. Tais condições imitam aquelas encontradas perto de buracos negros em rotação.
De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, o espaço e o tempo são uma entidade única chamada espaço-tempo, e a gravidade surge quando objetos de massa fazem o espaço-tempo curvar-se. Buracos negros, regiões do espaço-tempo criadas por uma massa infinitamente densa e compacta, têm apenas três características conhecidas: carga elétrica, massa e momento angular, ou “giro”. Um buraco negro rotativo, conhecido como buraco negro de Kerr, também arrasta o tecido do espaço-tempo em torno de si, num efeito conhecido como “arrasto de referencial”.
No experimento, a equipe utilizou um sistema criogênico personalizado para resfriar vários litros de hélio a temperaturas abaixo de -271 graus Celsius, aproximadamente 3 a 4 graus acima do zero absoluto, que é -273,15 graus Celsius. A estas temperaturas, o hélio líquido adquire propriedades quânticas que normalmente impediriam a formação de grandes vórtices. Contudo, os pesquisadores conseguiram superar essa barreira, criando um tornado quântico no superfluido ultragelado a partir de uma miríade de partes menores.
Este experimento, além de mostrar semelhanças fascinantes entre o tornado quântico e a influência gravitacional dos buracos negros no espaço-tempo, abre caminho para simulações mais amplas da física quântica em espaços curvos, inclusive aqueles ao redor de buracos negros. Essa pesquisa foi publicada em 20 de março de 2024 na revista Nature.
