Normalmente, adicionar energia a um sistema torna-o mais quente. Mas no ano passado, os cientistas demonstraram que os sistemas quânticos nem sempre seguem esses padrões, encontrando um gás quântico que essencialmente se recusa a aquecer.
Depois de algumas investigações, uma equipe intimamente relacionada identificou a origem microscópica desse comportamento aparentemente absurdo, relatando suas descobertas em um artigo recente publicado no Cartas de revisão física. Para o estudo, os investigadores, uma equipa internacional baseada na China e na Áustria, desenvolveram uma estrutura matemática que lhes permitiu rastrear as interações individuais dentro do sistema. Como resultado, eles descobriram que nesta estrutura específica, átomos em forte interação remodelam a forma como o sistema se comporta dentro das redes locais.
Chutes quânticos
A chave para esta descoberta é um fenômeno chamado localização dinâmica, ou uma “parada inesperada no crescimento de energia” para partículas únicas expostas a “pontapés” periódicos de energia em sistemas quânticos, de acordo com o artigo.
Isso “contrasta fortemente a nossa experiência cotidiana, que nos diz que os sistemas acionados geralmente termalizam a temperaturas infinitas”, observou o estudo. Os físicos se perguntavam se um comportamento semelhante poderia ser observado em sistemas mais complexos, já que, de qualquer maneira, as partículas singulares eram relativamente fáceis de controlar.
O congelamento
Isto foi o que a experiência de 2025 se propôs demonstrar e, de forma impressionante, conseguiu fazê-lo. Para o estudo anterior, a equipe criou um fluido quântico unidimensional de átomos fortemente interagindo, resfriando-o até próximo do zero absoluto. Em seguida, eles deram “chutes” periódicos nos átomos com luz laser para ver como o sistema mudaria.
Como esperado, os átomos saltaram inicialmente, mas o seu impulso começou a abrandar e eventualmente estabilizou à medida que o sistema já não absorvia energia – e, portanto, parou de aquecer. Ele estava “localizado no espaço do momento”, explicaram os pesquisadores em um declaração nas conclusões de 2025.
“Inicialmente esperávamos que os átomos começassem a voar por toda parte. Em vez disso, eles se comportaram de maneira surpreendentemente ordenada”, disse Yanliang Guo, principal autor do estudo de 2025 e coautor do estudo de 2026, no comunicado. “Isso vai contra a nossa intuição clássica e revela uma estabilidade notável enraizada na mecânica quântica.”
Encontrando o colapso
Em 2025, Guo sublinhou a importância de desenvolver modelos para testar e compreender completamente estes sistemas – daí o estudo mais recente. O novo modelo matemático mapeou a relação entre a força das interações entre as partículas e a amplitude do momento do sistema. Segundo o artigo, a certa altura, os impulsos externos de energia levam a um “colapso” na quantidade de energia que o sistema local está disposto a aceitar.
Embora fascinante, o estudo mais recente, ao contrário do trabalho anterior da equipa de 2025, é em grande parte teórico. Isso é algo que a equipe também aponta; a matemática confere, mas idealmente, os pesquisadores esperam em breve levar as coisas ao nível experimental. Além do mais, seus cálculos sugerem que o modelo poderia ser estendido a outros sistemas quânticos conhecidos por ocasionalmente deixarem a termodinâmica para trás.
Por enquanto, as descobertas deixam mais perguntas sem resposta. Como a equipe pergunta no artigo, “Existe uma força crítica de chute ou força de interação para um número arbitrário de partículas? E a localização é estável na força de interação finita no limite termodinâmico?”
