Em um artigo publicado na revista Physical Review B, pesquisadores propuseram que fases de nematel de spin, encontradas em ímãs e átomos frios, podem fornecer um análogo para a gravidade linearizada. Este trabalho pode abrir novas maneiras de estudar fenômenos gravitacionais em laboratório.
Ondas gravitacionais em um material quântico
Fenômenos gravitacionais em grande escala são notoriamente difíceis de observar diretamente. Para contornar isso, os pesquisadores se voltaram para sistemas de matéria condensada, que podem emular aspectos de sistemas astrofísicos e cosmológicos.
O artigo destaca o potencial das fases de nematel de spin para esse propósito. Os autores demonstram que os modos de Goldstone desses sistemas são bósons de spin-2 sem massa, semelhantes às ondas gravitacionais quantizadas no espaço-tempo plano. Os modos de Goldstone, excitações coletivas de baixa energia em sistemas com simetria espontaneamente quebrada, são essenciais para entender vários fenômenos em matéria condensada.
Simulando ondas gravitacionais
Para ilustrar suas descobertas, os pesquisadores identificaram um modelo de spin-1 que suporta essas excitações e delinearam um procedimento para sua observação experimental em um condensado de spinor de sódio-23. Eles usaram simulações numéricas para mostrar como as ondas quadrupolares, análogas às ondas gravitacionais, são criadas quando um par de vórtices em espiral se aniquila dentro de um estado de nematel de spin.
Implicações e direção futura
Este trabalho abre caminho para o estudo de análogos de ondas gravitacionais em sistemas de matéria condensada controláveis em laboratório. Em particular, os autores sugerem que a natureza quadrupolar dos modos de Goldstone pode ser visualizada através de suas assinaturas distintas em quantidades físicas mensuráveis. Esta pesquisa fornece uma nova plataforma para explorar a interação complexa de spin e dinâmica em sistemas quânticos, com implicações potenciais para o desenvolvimento de tecnologias quânticas.
