Pesquisadores descobrem padrões giratórios inéditos ao recriar efeito Aharonov-Bohm em tanque de água

Pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST), em parceria com a Universidade de Oslo e a Universidad Adolfo Ibáñez, reproduziram em tanque de água o efeito Aharonov-Bohm. A experiência revelou padrões de ondas inesperados e abriu novas vias para o estudo de fenômenos topológicos em sistemas clássicos.

O efeito Aharonov-Bohm, previsto em 1959, descreve como partículas podem ser influenciadas por campos magnéticos mesmo sem atravessá-los diretamente. No caso dos elétrons, o campo altera a fase de suas ondas, interferindo em seu comportamento. O fenômeno foi confirmado apenas décadas depois, devido à dificuldade de observação no domínio quântico.

Segundo o portal Phys.org, a equipe criou um vórtice no centro de um grande tanque e gerou ondas vindas de direções opostas. Quando essas ondas se encontraram, formaram linhas de água momentaneamente parada que giravam de modo hipnótico — um comportamento jamais observado antes.

O resultado surpreendeu os próprios pesquisadores, que esperavam padrões simétricos ou cancelamentos mútuos. Aditya Singh, doutorando na Unidade de Física Não Linear e coautor do estudo, afirmou que o sistema revelou efeitos topológicos impossíveis de visualizar em experimentos quânticos convencionais.

Essas estruturas, chamadas linhas nodais, surgem onde a altura da onda é zero e giram no sentido oposto ao do vórtice. Quanto mais forte o fluxo do vórtice, maior o número dessas linhas — o que indica relação direta entre intensidade do movimento e complexidade do padrão.

O conceito de usar fluidos para simular fenômenos quânticos não é novo. A inspiração veio de trabalho teórico de 1980 conduzido por Michael Berry, que demonstrou a possibilidade de reproduzir o efeito Aharonov-Bohm em sistema clássico, com o vórtice representando um solenoide elétrico.

Jonas Rønning, ex-pesquisador do OIST e coautor do artigo, explicou que o novo estudo avançou ao fazer ondas viajarem simultaneamente em direções opostas. O resultado confirmou a previsão de Berry e revelou comportamento dinâmico não antecipado, com linhas nodais giratórias registradas por câmeras de alta velocidade.

Os cientistas consideram prematuro prever aplicações práticas, mas reconhecem vasto potencial teórico. O professor Mahesh Bandi, chefe da unidade e autor sênior do trabalho, indicou que o próximo passo envolve múltiplos vórtices organizados em rede para simular supercorrentes em materiais supercondutores.

Para Bandi, o valor central do experimento reside em mostrar como sistemas clássicos simples revelam aspectos ocultos da física quântica. Experimentos quânticos reais enfrentam limitações técnicas severas, enquanto análogos clássicos permitem visualizar diretamente efeitos sutis e coletivos.

“Com modelos como esse podemos enxergar o que a mecânica quântica apenas sugere”, resumiu o pesquisador. O estudo reforça o papel da física experimental como ponte entre o mundo quântico e o cotidiano, demonstrando que um simples tanque d’água serve de janela para leis fundamentais do universo.

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