Pesquisa revela regras de agrupamento de bósons

Os bósons – entre eles as partículas mediadoras de interações devidas a forças da natureza – têm o comportamento peculiar de procurar se agrupar, em vez de se dispersar aleatoriamente como as moléculas de um gás. Agora um novo experimento, concebido e realizado por pesquisadores italianos e brasileiros, revela algumas nuances importantes desse fenômeno.

Usando interferômetros para investigar o comportamento de até três fótons agrupados – fótons são partículas de luz e mediadores das forças eletromagnéticas – eles confirmaram a primeira regra a respeito desse agrupamento, que prevê o comportamento médio de probabilidade de o fenômeno acontecer. A essa regra se dá o nome de “paradoxo do aniversário bosônico”, porque as partículas seguem mais ou menos o mesmo padrão de probabilidade de se agrupar que o de pessoas com aniversários distribuídos aleatoriamente encontrarem coincidência de datas (dia e mês).

Além de confirmar a primeira regra, já conhecida, é apresentada proposta e demonstração teórica, bem como  verificação experimental de uma nova regra, que estabelece um incremento [de n! = n(n-1)(n-2)...] para a probabilidade de que todos os n bósons envolvidos no agrupamento deixem a cavidade no mesmo modo caso os bósons sejam indistinguíveis em relação ao sistema de bósons distinguíveis.

O trabalho, cujo primeiro autor é Nicolò Spagnolo, da Sapienza Univesità di Roma, contou com participação de Daniel Brod e Ernesto Galvão, ambos da UFF (Universidade Federal Fluminense), e tem impacto para o estudo dos condensados de Bose-Einstein, assim como perspectivas de aplicações futuras em computação e metrologia quânticas.

O trabalho foi publicado no último dia 24 na revista Physical Review Letters e pode ser lido aqui (para assinantes) e aqui (acesso livre).

 

 

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