O que é o condensado de Bose-Einstein?

dayllon julho 4, 2023 3 min read

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Considerado por muitos físicos como um dos estados exóticos da matéria, o condensado de Bose-Einstein acontece a cerca -273,15 graus Celsius.

**Modelo de um condensado de Bose-Einstein mostra a estrutura ondulatória dos átomos na baixa temperatura**/NASA e NIST

A maioria das pessoas aprende na escola sobre os três estados da matéria: sólido, líquido e gasoso. Embora esses sejam os estados com os quais mais interagimos no dia a dia, existem mais estados da matéria por aí – a revista BBC Science Focus, por exemplo, sugere que são oito.

O condensado de Bose-Einstein, ou BEC, é considerado outro estado da matéria, o quinto, que é encontrado apenas em nível quântico. O quarto estado da matéria, por sua vez, conhecido como plasma, tem sido ensinado em algumas escolas ao redor do mundo há algum tempo.

**Ilustração de um “superfóton” criado quando físicos transformaram fótons de luz em um condensado de Bose-Einstein**/Jan Klaers e Universidade de Bonn

O condensado de Bose-Einstein foi previsto pela primeira vez por Satyendra Nath Bose em meados de 1924, e o físico indiano procurou a ajuda de Albert Einstein para publicar sua descoberta.

Bose também descobriu o bóson, uma partícula subatômica feita de fótons, glúons e bóson de Higgs, necessária para que o estado aconteça. Infelizmente, Bose e Einstein não conseguiram testar sua teoria devido à tecnologia limitada da época.

Em suma, o condensado de Bose-Einstein um dos estados exóticos da matéria, alcançado quando gás de bose – versão quântica de um gás ideal, feito de bóson – é diluído em uma temperatura próxima de -273,15 graus Celsius. Com a baixa temperatura, a maioria dos bósons ocupa o estado quântico mais baixo do potencial externo, mostrando efeitos mecânicos quânticos.

Em outras palavras, a baixa temperatura diminui muito a energia livre disponível para os átomos, fazendo com que se movam muito pouco em relação uns aos outros. Esses átomos então se aproximam, entram no mesmo nível de energia, e começam a se comportar como um único super átomo, ou um supercondutor.

Os bósons não obedecem ao princípio de exclusão de Pauli – princípio da mecânica quântica que afirma a existência de um espaço mínimo entre átomos idênticos -, o que significa que pode haver um número infinito de bósons no mesmo lugar. Além disso, partículas têm uma quantidade definida de energia e, ao alcançar a menor quantidade de energia possível, elas se tornam exatamente iguais.

Por este motivo, a baixa temperatura inibe o movimento aleatório esperado de cada partícula, e elas passam a se comportar como ondas, se movendo como se não fossem mais partículas individuais – formando o condensado de Bose-Einstein.

Fonte: BBC e Live Science

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