Uso de átomos ultrafrios para compreender supercondutividade

A compreensão da supercondutividade de altas temperaturas, a capacidade dos elétrons de um material de formar pares e carregar corrente sem atrito a temperaturas razoavelmente altas, pode revolucionar tecnologias que fazem uso da eletricidade e é um dos maiores desafios da Física na atualidade. Simuladores quânticos, onde átomos fortemente interagentes se comportam de maneira análoga aos elétrons em supercondutores de alta temperatura, têm sido usados para estudar o fenômeno.

Um trabalho recém-realizado por físicos nos Estados Unidos, com participação brasileira, conseguiu um importante avanço na área e ganhou as páginas da edição de 16 de setembro da prestigiosa revista científica americana “Science”.

O grupo experimental capitaneado pelo Prof. Martin Zwierlein do MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts), em Cambridge (EUA), montou um“microscópio quântico” onde as posições individuais de átomos de potássio resfriados a temperaturas ligeiramente acima do zero absoluto, armadilhados em lasers formando uma rede bi-dimensional são observadas, permitindo assim o estudo das correlações de spin e carga em toda a armadilha. Esses átomos interagem entre si de maneira bastante peculiar. Dependendo de sua posição na armadilha, podem exibir comportamento bastante diverso, que pode ser“antissocial”, preferindo se afastar uns dos outros; ou, ao contrário, preferem se aproximar uns dos outros, com orientações magnéticas alternadas, ou ainda formar padrões onde dois átomos emparelhados são vizinhos de espaços vazios.

Uma contribuição importante dos teóricos do grupo foi mostrar que o modelo matemático usado para descrever materiais reais (o assim chamado modelo de Hubbard) pôde reproduzir o comportamento dos átomos de potássio observado nos experimentos em uma determinada faixa de temperatura.

O artigo tem como primeiro autor Lawrence W. Cheuk, do MIT, e teve a participação de Thereza Paiva, do Instituto de Física da UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro).

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