Os físicos descobriram uma nova maneira de abordar o zero absoluto – por meio da complicação

As leis da física proíbem oscilações de ponto zero no universo e, assim, garantem que o zero absoluto ou o fundo térmico nunca seja atingido. No entanto, você pode abordá-lo indefinidamente, gastando tempo e energia em cada etapa. Graças ao novo trabalho de um grupo internacional de físicos, temos outro parâmetro, que pode ser complicado pela aproximação do zero absoluto, que promete novas e inesperadas descobertas.

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Para resfriar as partículas elementares (matéria), é necessário tirar energia delas de uma forma ou de outra até que tenhamos recursos e tempo para isso. Em teoria, é possível resfriar a matéria até o zero absoluto (-273,15 °C) em uma quantidade infinita de tempo com o gasto de energia infinita, o que é inatingível no mundo real em termos de ambos os parâmetros. As flutuações de zero ainda permanecerão no sistema, o que significará uma temperatura diferente do zero absoluto. Mas agora existe uma oportunidade teórica de usar outro recurso não utilizado anteriormente para resfriar a matéria – essa é a complexidade do sistema.

O fator de complexidade ou complexidade de um sistema decorre das leis da física quântica. Mais precisamente, da incerteza quântica e da impossibilidade de conhecer simultaneamente duas características “conflituosas” de um sistema quântico, por exemplo, coordenadas e momento (momentum) ao mesmo tempo. O estado quântico do sistema é descrito por um conjunto infinito de funções de onda, e a medição de um dos estados faz com que todos os outros desapareçam instantaneamente.

Os físicos presumiram que, se as coordenadas da partícula fossem determinadas, isso significaria que ela parou completamente (todos os outros estados entraram em colapso) e atingiu um estado, como no caso do zero absoluto. Todos os detalhes quânticos (informações sobre eles) são realmente apagados. De acordo com o princípio de Landauer, a perda de um bit de dados resulta na liberação de energia. Ou seja, o sistema perde energia e esfria ainda mais. E quanto mais complexo um sistema quântico, mais informações ele carrega e mais esfria ao medir propriedades quânticas.

É essa nova descoberta do papel da complexidade em um sistema quântico que abre uma nova perspectiva na busca de um caminho para o zero absoluto, mesmo que seja a mesma solução quase impossível daquelas com as quais os cientistas já trabalharam (energia e tempo).

«Descobrimos que é possível definir sistemas quânticos que nos permitem atingir um estado fundamental absoluto mesmo com uma energia finita e em um tempo finito – nenhum de nós esperava isso ”, disse um dos participantes do projeto, Marcus Huber, da Universidade de Viena de Tecnologia na Áustria.

É possível que aumentar a complexidade dos sistemas quânticos seja outra forma de chegar mais perto do zero absoluto, ou pelo menos acelerar o processo de movimento nessa direção. No futuro, a nova abordagem pode levar à descoberta de novos fenômenos na física quântica e à criação de novos materiais e tecnologias.