Átomos ultrafrios dão novas pistas sobre a supercondutividade

Destaque em Física, semana de 16 de outubro de 2017

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Após resfriar átomos a apenas bilionésimos de um grau acima do zero absoluto, cientistas americanos, em parceria com uma pesquisadora brasileira, identificaram um comportamento magnético intrigante que talvez ajude a explicar como a supercondutividade funciona.

Os cientistas liderados por Waseem Bakr, professor da Universidade Princeton, nos EUA, trabalharam com o resfriamento de átomos de lítio-6 e notaram que, mesmo com a aplicação de um campo magnético forte sobre eles, seus spins permanecem alinhados num padrão alternado, descrito pelos físicos pelo termo antiferromagnetismo inclinado (canted antiferromagnetism).

Os átomos foram organizados num arranjo de rede bidimensional e então observados, em duas situações – uma em que havia apenas o desbalanço da população de átomos, ou seja, havia mais átomos com um tipo de spin do que com outro, e outra em que, além do desbalanço, havia algo que os cientistas chamam de dopagem, em que nem todos os sítios na rede óptica bidimensional tinham um átomo.

"No caso mais conhecido, desbalanço de população sem dopagem, encontramos que as correlações magnéticas são antiferromagnéticas, ou seja, os spins dos átomos em sítios vizinhos apontam em direções contrárias, e são maiores na direção perpendicular à do campo efetivo do que ao longo do mesmo. Esse estado da matéria é conhecido como canted antiferromagnetism, ou antiferromagnetismo inclinado", explica explica Thereza Paiva, pesquisadora do Instituto de Física da UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro) e co-autora do artigo, que foi publicado em 29 de setembro na prestigiosa revista "Science".

"No caso menos conhecido, com desbalanço da população e dopagem, encontramos que o comportamento magnético do sistema é bastante semelhante ao dos supercondutores de alta temperatura. Isso sugere que esse sistema de átomos frios criado artificialmente tem algumas das características fundamentais dos supercondutores de alta temperatura, estudados há tanto tempo e ainda com várias questões em aberto."

Paiva é física teórica e sua experiência foi importante no trabalho para preencher uma lacuna existente nessa área em particular. "Na verdade, quase não havia trabalhos teóricos sobre sistemas com desbalanço de população e dopagem ao mesmo tempo", conta. "Por isso, além dos experimentais, há teóricos como co-autores."

O próximo passo para futuros experimentos é reduzir ainda mais a temperatura para que seja possível alcançar novas fases da matéria. "O maior interesse da comunidade é observar a supercondutividade em átomos ultrafrios armadilhados em redes ópticas."

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