Cientista brasileiro e Nobel de Física pesquisam superfluidos

Projeto é financiado pela Fapesp e pelo MIT e foi selecionado para acordo de cooperação entre as duas instituições

Agência Fapesp,

26 Outubro 2012 | 14h30

 Vanderlei Bagnato, professor da Universidade São Paulo (USP), e Wolfgang Ketterle, ganhador do prêmio Nobel de Física em 2001 e professor do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), enfrentam juntos os desafios de uma área de fronteira da Física sobre a qual ainda pouco se conhece e que envolve termos como superfluidos, supercondutividade e condensado de Bose-Einstein.

A colaboração de Bagnato com cientistas do MIT vem desde 1987, quando concluiu o doutorado na instituição, e foi ampliada em 2012, com uma pesquisa para investigar fluidos atômicos desenvolvida por seu grupo no Instituto de Física de São Carlos (USP) e pela equipe de Ketterle, que dirige o Centro MIT-Harvard para Átomos Ultrafrios.

O projeto é financiado pela FAPESP e pelo MIT e foi selecionado em chamada lançada no âmbito de um acordo de cooperação entre as duas instituições.

"Ninguém faz ciência sozinho. Para se fazer pesquisa de ponta, parcerias com pesquisadores de outros institutos e países é muito importante. E o MIT, que sempre se baseou na busca por tentar superar os principais desafios da ciência, é um dos melhores parceiros que podemos desejar”, disse Bagnato, durante simpósio da FAPESP Week 2012 realizado em Cambridge, nos Estados Unidos.

Durante o evento, o pesquisador apresentou resultados das pesquisas e falou sobre os desafios científicos que ainda esperam as equipes da USP e do MIT.

Superfluidos, explicou, representam um estado da matéria em que ela se comporta como um fluido com viscosidade zero. O fenômeno ocorre em temperaturas extremamente baixas – daí o motivo de se falar em átomos frios, superfrios ou ultrafrios. Foi descoberto em 1938 em hélio líquido e tem aplicações em astrofísica, na física de alta energia e em teorias quânticas.

Um exemplo de superfluidez é o condensado de Bose-Einstein, estado da matéria formada por átomos em temperaturas próximas do zero absoluto e que permite a observação de efeitos quânticos em escala macroscópica. A existência do condensado de Bose-Einstein foi prevista por Albert Einstein em 1925, a partir do trabalho de Satyendra Nath Bose (1894-1974), como consequência teórica da mecânica quântica.

Setenta anos depois, Ketterle e dois cientistas da Universidade do Colorado – Eric Cornell e Carl Wieman – produziram pela primeira vez o condensado, feito que rendeu o Nobel de Física, em 2001.

Um superfluido tem propriedades semelhantes às de líquidos e gases comuns, como a falta de uma forma definitiva e a capacidade de se movimentar em resposta a forças nele aplicadas. Entretanto, um superfluido tem propriedades que não estão presentes na matéria comum, como a capacidade de se deslocar em velocidades baixas sem dissipar energia, ou seja, com viscosidade zero.

Em velocidades mais elevadas, a energia é dissipada por meio da formação de vórtices, espécies de buracos onde a superfluidez se interrompe. Turbulências são fenômenos que ocorrem em fluidos – líquidos e gases –, geralmente submetidos a movimentos completamente desordenados: os vórtices.

Turbulência

Em 2009, um estudo feito por Bagnato e seu grupo, em parceria com pesquisadores da Universidade de Florença, na Itália, demonstrou que o fenômeno da turbulência ocorre também no condensado de Bose-Einstein.

A descoberta abriu uma nova janela para a investigação em dois dos principais desafios na física contemporânea: o estudo dos fenômenos de turbulência e dos superfluidos. O trabalho foi publicado no periódico Physical Review Letters.

“O condensado de Bose-Einstein se transforma em um superfluido quando é submetido a uma temperatura próxima do zero absoluto", disse Bagnato, que coordena o Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica (Cepof) de São Carlos, um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiados pela FAPESP.

"Para pesquisar o fenômeno da turbulência em fluidos quânticos e os superfluidos, a colaboração com o pessoal do MIT será fundamental, pois eles têm grande experiência no assunto. E são pesquisadores que têm preocupações científicas semelhantes às que temos em nosso grupo no Brasil", afirmou.

Ketterle não pôde participar do simpósio da FAPESP Week, mas o MIT foi representado na sessão sobre átomos frios por Daniel Kleppner, professor emérito de Física do Instituto.

"O Brasil é um país admirável em muitos aspectos e um deles é a existência de importantes programas de financiamento à pesquisa básica, como os mantidos pela FAPESP. Pesquisar em uma área de fronteira, como é a física em temperaturas superbaixas, é algo muito difícil e nos deixa muito satisfeitos em poder colaborar com colegas brasileiros que realizam trabalhos tão importantes nesse campo como o grupo do Cepof, em São Carlos", disse Kleppner.

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