Cientistas confirmam a existência do “segundo som”

Recentemente, cientistas do Massachusetts Institute of Technology (MIT) conseguiram captar o movimento de calor puro, confirmando um comportamento a que chamam o "segundo som" de um material. Embora o fenómeno já tenha sido observado anteriormente, nunca tinha sido fotografado.

No mundo dos materiais comuns e quotidianos, o calor tende a espalhar-se a partir de uma fonte localizada.

Contudo, existem muitos materiais raros e exóticos que não obedecem exatamente às regras térmicas. Em vez de se espalharem como seria de esperar, estes gases quânticos superfluidos "espalham" o calor de um lado para o outro, propagando-se essencialmente como uma onda.

Os cientistas chamam a este comportamento o "segundo som" de um material - o primeiro é o som normal por via de uma onda de densidade.

Apesar de o fenómeno já ter sido observado, nunca tinha sido captado, pelo que os cientistas do MIT conseguiram fazê-lo, através do desenvolvimento de um novo método de termografia ou mapeamento de calor.

Novo método permitiu captar "segundo som"

Num comunicado de imprensa, Richard Fletcher, professor assistente no MIT e coautor do estudo, utilizou a analogia de uma panela a ferver para descrever a estranheza inerente ao "segundo som" nestes superfluidos exóticos.

É como se tivéssemos um tanque de água e deixássemos metade quase a ferver. Se observarmos, a água pode parecer totalmente calma, mas de repente o outro lado fica quente, e depois o outro lado fica quente, e o calor vai e volta, enquanto a água parece totalmente imóvel.

Explicou Fletcher, esclarecendo que estes superfluidos são criados quando uma nuvem de átomos é sujeita a temperaturas ultra-frias, próximas do zero absoluto. Neste estado raro, os átomos comportam-se de forma diferente, pois criam um fluido essencialmente sem fricção. É neste estado de ausência de fricção que o calor se propaga, segundo a teoria, como uma onda.

O segundo som é a marca registada da superfluidez, mas nos gases ultra-frios, até agora, só se podia vê-lo neste reflexo ténue das ondulações de densidade que o acompanham. O carácter da onda de calor não podia ser provado antes.

Disse o autor principal do estudo Martin Zwierlein, num comunicado de imprensa.

[Clique nas imagens para ver a diferença.]

Para captar este "segundo som", Zweierlein e a sua equipa tiveram de ser criativos, uma vez que existe um grande problema ao tentar detetar o calor de um objeto ultra-frio - este não emite a habitual radiação infravermelha.

Assim sendo, os cientistas do MIT conceberam uma forma de aproveitar as frequências de rádio para localizar determinadas partículas subatómicas, que podem ser captadas através de diferentes frequências em função da sua temperatura (ou seja, temperaturas mais quentes significam frequências mais elevadas e vice-versa).

Esta técnica inovadora permitiu aos investigadores concentrarem-se essencialmente nas frequências mais "quentes" (que ainda estavam muito frias) e seguir a segunda onda resultante ao longo do tempo.

Apesar de estes superfluidos não serem parte ativa da nossa vida, a compreensão das propriedades do movimento de "segunda onda" pode ajudar nas questões relacionadas com os supercondutores de alta temperatura ou com a física que se encontra no coração das estrelas de neutrões.