Sons obtidos de um fluido 'perfeito' podem ser chave do universo

Cientistas do MIT conseguiram captar de forma inédita as primeiras ondas sonoras derivadas de um fluido “perfeito”, capazes de apresentar informações sobre seu comportamento e particularidades. 

Considerado raro na natureza, um fluido perfeito possui como característica o mínimo de atrito e viscosidade permitido pelas leis da mecânica quântica, que podem ser determinados através de equações baseadas na massa da partícula fermiônica (aglomerado de partículas férmion) média de que é feito e pela constante de Planck. Acredita-se que seja o comportamento dos núcleos das estrelas de nêutrons e da “sopa” do universo primitivo.

“É muito difícil ouvir uma estrela de nêutrons”, disse o professor Martin Zwierlein. “Mas agora você poderá imitá-la em um laboratório usando átomos, agitar aquela sopa atômica e ouvi-la, e saber como uma estrela de nêutrons soaria”.

Os estudos contaram com a colaboração de uma técnica conhecida como difusão sonora, que é a velocidade com que o som se dissipa em fluidos no estado gasoso, capaz de medir a viscosidade de materiais. As análises surpreenderam os cientistas, que descobriram uma relação estreita entre a difusão e o atrito ao procurarem ressonâncias acústicas.

“A qualidade das ressonâncias me diz muito sobre a viscosidade do fluido, ou difusividade do som”, disse Zwierlein. “Se um fluido tem baixa viscosidade, ele pode formar uma onda sonora muito forte e ser muito alto, se atingido na frequência certa. Se for um muito viscoso, então não tem nenhuma ressonância boa.” 

A criação de um fluido uniforme

O conhecimento sobre os férmions permitiram que os cientistas “fabricassem” um fluido ideal, no qual os blocos de construção de átomos pudessem colidir o máximo de vezes possível. Segundo o princípio de exclusão de Pauli, essas partículas não podem ocupar o mesmo espaço, então foi necessário congelá-las as temperaturas entre -273,15 ºC e -459,67 ºC.

Após isso, os estudos contaram com o apoio de uma forte intensidade de ondas de luz, que funcionaram como ponto de partida para uma reação em cadeia na qual as ondas sonoras passavam a ecoar através do gás, despertando o contato entre os férmions próximos.

“Descobrir qual é a resistência mais baixa que podemos ter de um gás nos diz o que pode acontecer com os elétrons nos materiais e como se pode fazer materiais nos quais eles possam fluir de maneira perfeita”, concluiu Zwierlein.