O echipă de fizicieni din Barcelona a creat picături lichide de 100 de milioane de ori mai subțiri decât apa care se țin împreună folosind legile cuantice ciudate.
Într-o lucrare publicată pe 14 decembrie în revista Science, cercetătorii au dezvăluit că aceste picături bizare au apărut în lumea ciudată, microscopică a unei zăbrele cu laser - o structură optică folosită pentru a manipula obiecte cuantice - într-un laborator de la Institutul spaniol de ciințe fotografice, sau Institutul de Științe Fotonice (ICFO). Și erau adevărate lichide: substanțe care își mențin volumul indiferent de temperatură externă și formează picături în cantități mici. Asta este spre deosebire de gazele care se răspândesc pentru a-și umple recipientele. Însă acestea erau mult mai puțin dense decât orice lichid care există în circumstanțe normale și și-au menținut starea lichidă printr-un proces cunoscut sub numele de fluctuație cuantică.
Cercetătorii au răcit un gaz de atomi de potasiu răciți la minus 459,67 grade Fahrenheit (minus 273,15 grade Celsius), aproape de zero absolut. La acea temperatură, atomii au format un condensat Bose-Einstein. Aceasta este o stare în care atomii reci se strâng și încep să se suprapună fizic. Aceste condensate sunt interesante, deoarece interacțiunile lor sunt dominate de legi cuantice, mai degrabă decât de interacțiunile clasice care pot explica comportamentul majorității volumelor mari de materie.
Când cercetătorii au împins două dintre aceste condensate, au format picături, legându-se împreună pentru a umple un volum definit. Dar spre deosebire de majoritatea lichidelor, care își mențin formele de picături împreună prin interacțiunile electromagnetice dintre molecule, aceste picături își țineau formele printr-un proces cunoscut sub numele de „fluctuația cuantică”.
Fluctuația cuantică rezultă din principiul incertitudinii lui Heisenberg, care afirmă că particulele sunt practic probabilistice - nu dețin un nivel de energie sau un loc în spațiu, ci sunt distruse pe mai multe niveluri și locații posibile de energie. Aceste particule „înfundate” acționează un pic ca și cum sări peste locurile și energiile lor posibile, aplicând o presiune asupra vecinilor. Adăugați toate presiunile tuturor particulelor care se scurg și veți constata că acestea tind să se atragă una pe alta mai mult decât se resping reciproc. Această atracție le leagă în picături.
Aceste picături noi sunt unice, deoarece fluctuația cuantică este efectul dominant care le menține în starea lor lichidă. Alte „lichide cuantice” precum heliul lichid demonstrează acest efect, dar implică, de asemenea, forțe mult mai puternice care le leagă mult mai strâns.
Picăturile condensate de potasiu, însă, nu sunt dominate de acele alte forțe și au particule foarte slab interacționate și, prin urmare, se răspândesc pe spații mult mai largi - chiar dacă își păstrează formele de picături. Comparativ cu picăturile similare cu heliu, scriu autorii, acest lichid este de două ordine de mărime mai mare și opt ordine de mărime mai diluate. Aceasta este o afacere importantă pentru experimentatori, scriu cercetătorii; picăturile de potasiu s-ar putea dovedi la modelele cu mult mai bune lichide cuantice pentru experimentele viitoare decât heliul.
Totuși, picăturile cuantice au limitele lor. Dacă au prea puțini atomi implicați, se prăbușesc, evaporându-se în spațiul înconjurător.
