São Paulo (AUN - USP) - Simulações computacionais do comportamento de gases de átomos resfriados e confinados mostraram que os três clássicos estados da matéria – sólido, líquido e gasoso - podem ter companhia em breve. É o que aponta pesquisa apresentada recentemente pelo professor do Instituto de Física da USP de São Carlos (IFSC), Klaus Werner Capelle no colóquio do Convite à Física intitulado “Cristais feitos de luz: a Física intrigante de átomos fermiônicos em redes ópticas”.

As partículas elementares do átomo - próton, nêutron e elétron – são divididas em bósons e férmions, de acordo com suas características. Nos experimentos do professor Capelle, átomos constituídos apenas de férmions são colocados em armadilhas ópticas, formadas por feixes de luz laser. A temperatura então é reduzida a quase zero Kelvin (o equivalente a -273ºC). Nessa temperatura a energia cinética, relacionada à velocidade do movimento dos átomos, também diminui e assemelha-se à de um átomo polarizado.

Na simulação, os pesquisadores utilizaram o tripé no qual se apóia qualquer projeto científico - modelo, sistema e método. Inventado há 40 anos pelo físico britânico John Hubbard, o modelo que leva seu nome foi o escolhido para ocupar umas das pontas no tripé. O segundo vértice foi preenchido pelo supracitado sistema de átomos em armadilhas ópticas, que alterou de repulsiva para atrativa a interação entre os átomos e diminuiu as distâncias entre eles. O método empregado foi uma teoria muito popular em cálculos na Física do estado sólido e na Física Computacional, o DFT (sigla em inglês para Teoria da Funcional da Densidade).

Com essas ferramentas foi possível manter as condições fundamentais da pesquisa, isolamento e baixa temperatura, e construir um diagrama de fases com a evolução do sistema ao longo do tempo. Os pesquisadores então observaram que o diagrama da simulação mostrava, além dos estados já conhecidos da matéria, outros nunca antes vistos.

Embora a descoberta por enquanto não ultrapasse os limites da simulação computacional, o professor Capelle incentivou a plateia repleta de alunos do Instituto de Física (IF) a seguirem esse ramo da Física. O físico alemão acredita que, com um pouco de sorte, experimentos reais podem corroborar sua pesquisa em breve.