Magnetismo incomum: Anéis Alice se manifestam em tecido da realidade
Estranhas voltas no tecido da realidade finalmente foram testemunhadas ao se formarem em um gás super frio, proporcionando aos físicos a oportunidade de estudar os comportamentos de um tipo bastante peculiar de magnetismo unilateral.
Conhecidas como ‘anéis Alice’ em homenagem à Alice da fama de ‘Alice no País das Maravilhas’, as estruturas circulares foram observadas por uma colaboração entre pesquisadores nos EUA e na Finlândia, que já tem uma longa lista de descobertas relacionadas às distorções nos campos quânticos conhecidas como monopólos topológicos.
O equivalente isolado de um polo em um ímã, os monopólos realmente soam como algo que Alice poderia ter visto em sua busca pelo coelho branco. Cortar um ímã ao meio não terá sucesso em separar o norte do sul, mas monopólos podem teoricamente surgir na maquinaria quântica que dá origem a várias forças e partículas.
Uma versão do monopólo assume a forma de uma partícula elementar, uma que desafiou todas as tentativas de identificação, permanecendo, por enquanto, puramente hipotética.
No entanto, monopólos podem emergir em outras configurações. A agitação de vários campos quânticos pode dar origem ao seu próprio estilo de magnetismo unilateral à medida que giram, puxando e puxando ao seu redor para dar origem a anomalias de curta duração que se destacam por um momento antes de desaparecerem novamente na agitação.
Como membro da Colaboração de Monopólos da Universidade Aalto, na Finlândia, o físico Mikko Möttönen está intimamente familiarizado com uma variedade de redemoinhos, cordas e emaranhados que podem surgir na trama de um tecido quântico.
Em 2015, apenas um ano depois de comprovar a existência de um monopólo topológico, Möttönen e seus colegas conseguiram observar com sucesso um em isolamento pela primeira vez em um estado ultra frio de átomos de rubídio chamado de condensado de Bose-Einstein (BEC).
“Somos os únicos que conseguiram criar monopólos topológicos em campos quânticos”, explicou Möttönen ao ScienceAlert.
“Depois de criá-los, levou algum tempo para também estudarmos nós quânticos e esferas de skyrmions antes de observarmos de perto o que acontece com o monopólo topológico logo após ele ter sido criado.”
Menos de dois anos após sua observação inicial, a colaboração fez uma descoberta surpreendente – os monopólos poderiam se decair em outros tipos.
Nesta última investigação, os pesquisadores observaram novamente um monopólo topológico se transformando em algo diferente, mas desta vez o resultado final era mais parecido com uma pequena porta de entrada para o País das Maravilhas – estruturas chamadas de ‘cordas Alice’.
Essas cordas estão intimamente ligadas aos monopólos, torcendo-se em polos magnéticos unilaterais sempre que formam voltas. E essas voltas das cordas Alice são conhecidas como anéis Alice.
No entanto, enquanto monopólos típicos podem durar alguns milésimos de segundo, os anéis Alice persistem por mais de 80 milissegundos – cerca de 20 vezes mais.
“Visto de longe, o anel Alice se parece com um monopólo, mas o mundo assume uma forma diferente ao olhar através do centro do anel”, diz David Hall, um físico do Amherst College nos EUA.
Como o espelho mágico da própria Alice, atravessar o estranho laço magnético em um campo quântico do BEC pode virar tudo de cabeça para baixo. Outros monopólos que eventualmente passem pelo anel são revertidos em suas versões espelhadas, invertendo o anel à medida que passam.
Embora a equipe ainda não tenha observado essa inversão experimentalmente, capturar a formação do anel durante a decaída de um monopólo topológico é um progresso emocionante.
Em um nível prático, só podemos especular sobre como essa descoberta poderia ser aplicada. Mas quanto mais aprendemos sobre a natureza instável dos campos quânticos, melhor poderemos mapear suas águas e entender verdades mais profundas da realidade.
“Primariamente, essa criação de anéis Alice é de importância fundamental”, diz Möttönen ao ScienceAlert.
Ele enfatiza: “Isso lança luz e inspiração na busca pelos constituintes mais profundos do Universo, matéria e informação”. [Science Alert]
