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20/10/2020

Em palestra, Nachbin mostra problema da ‘gotícula saltitante’

Foto: Dan Harris/ MIT.

É possível fazer uma gotícula levitar sobre um recipiente fluido que vibra rapidamente? Por mais que pareça um truque de mágica, o fenômeno pode ser explicado pela sinergia entre matemática, física e computação. Em palestra na 17ª Semana Nacional da Ciência e Tecnologia (SNCT), o pesquisador do IMPA André Nachbin falou sobre o trabalho que vem desenvolvendo no instituto a partir da descoberta do físico francês Yves Couder, que, em 2005, identificou uma inédita parceria onda-partícula que até então imaginava-se pertencer somente ao mundo quântico.

Nachbin mostrou imagens impressionantes registradas pelo especialista em dinâmica de fluidos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT, na sigla em inglês) John Bush, que captam, em 10 mil quadros por segundo, uma gota caindo em um recipiente de água. “Reparem como a gota quica na superfície da água. Não conseguimos ver isso a olho nu. A superfície está vibrando, e isso faz com que a gota levite sobre as ondas. A descoberta de Couder foi que, fazendo vibrar mais o recipiente, a gota começa a andar na superfície do fluido, sobre as ondas que ela mesma gera, quando quica”, comentou o palestrante.

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Para explicar por que o problema de Couder chamou a atenção da comunidade científica, Nachbin apresentou um breve panorama sobre suas conexões com outros fenômenos físicos, como a discussão de séculos sobre a luz ser uma partícula ou onda. “Enquanto Isaac Newton acreditava que a luz era uma partícula, Christiaan Huygens acreditava que ela seria uma onda. Eles desenvolveram a matemática para provar seus pontos, mas a discussão seguiu por muito tempo, até Louis de Broglie definir a luz como uma dualidade onda-partícula, criando o conceito de onda piloto, posteriormente explorado por Couder.”

No IMPA, animações matemáticas feitas no computador pelo ex-aluno Carlos Galeano descrevem as trajetórias do fenômeno descoberto por Couder. “Nossas equações matemáticas que escrevemos do zero captaram muito bem o que se via no laboratório. Começamos a ter um laboratório matemático computacional para validar o que acontece no laboratório e até descobrir coisas novas. Dá muito trabalho, mas é muito prazeroso”, mencionou o pesquisador.

Uma das descobertas do grupo do IMPA foi que, ao simular duas gotículas em uma única cavidade, as oscilações que elas percorriam eram simétricas, mostrando que havia uma sincronia entre o movimento das gotas. “Isso me fez pular da cadeira porque me lembrou um problema de 20 anos atrás, chamado ‘osciladores acoplados que sincronizam espontaneamente”, relatou. O problema pode ser encontrado em diversos fenômenos da natureza, no comportamento de vagalumes na Ásia, que começam a piscar de forma sincronizada; e também no ciclo menstrual de mulheres em conventos ou penitenciárias.

Confira a palestra na íntegra:

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