O calor pode se mover pelo vácuo? Sim
O calor pode se movimentar pelo vácuo graças às partículas virtuais que pululam o tempo todo no vácuo quântico.
[Imagem: Zhang Lab/UC Berkeley]
As vibrações dos átomos ou moléculas, que transportam energia térmica, simplesmente não podem viajar se não dispuserem de um meio de condução, ou seja, se não houver átomos ou moléculas ao redor.
Em 2014, dois físicos norte-americanos descobriram que o calor desobedece as teorias em escala nano.
Agora, um experimento inédito, realizado por pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley, nos EUA, mostra como as esquisitices da mecânica quântica podem virar de cabeça para baixo até mesmo esse princípio básico da física clássica.
"O calor geralmente é conduzido em um sólido através das vibrações de átomos ou moléculas, ou os chamados fônons. Mas no vácuo não há um meio físico. Assim, por muitos anos, os livros didáticos nos disseram que os fônons não podem viajar através do vácuo," disse o professor Xiang Zhang, membro da equipe. "O que descobrimos, surpreendentemente, é que os fônons podem realmente ser transferidos através do vácuo por flutuações quânticas invisíveis".
No experimento, a equipe colocou duas membranas de nitreto de silício revestidas de ouro a algumas centenas de nanômetros de distância uma da outra, ambas dentro de uma câmara de vácuo. Quando aqueceram uma das membranas, a outra também se aqueceu - embora não houvesse nada conectando as duas membranas e a energia luminosa desprezível que passava entre elas não pudesse explicar o calor transferido.
"Esta descoberta de um novo mecanismo de transferência de calor abre oportunidades sem precedentes para gerenciamento térmico em nanoescala, o que é importante para computação em alta velocidade e armazenamento de dados," disse o pesquisador Hao-Kun Li. "Agora, podemos configurar o vácuo quântico para extrair calor em circuitos integrados".
"Mesmo que você tenha um espaço vazio - sem matéria e sem luz - a mecânica quântica diz que ele não pode ser realmente vazio. Ainda existem algumas flutuações quânticas no campo no vácuo," explicou Fong. "Essas flutuações dão origem a uma força que conecta dois objetos, que é chamada de interação Casimir. Então, quando um objeto aquece e começa a tremer e oscilar, esse movimento pode realmente ser transmitido ao outro objeto através do vácuo por causa dessas flutuações quânticas".