Cientistas das Universidades Metropolitanas de Osaka e de Ciência e Tecnologia Avançada da Coreia realizaram a primeira observação direta da instabilidade quântica de Kelvin-Helmholtz (KHI). Este fenômeno, previsto há décadas, manifesta-se através de padrões de vórtices únicos, conhecidos como skyrmions fracionários excêntricos (EFSs), cujas formas lembram a lua crescente na icônica pintura "A Noite Estrelada" de Vincent van Gogh.
A KHI é um conceito bem estabelecido na dinâmica de fluidos, descrevendo a formação de ondas e vórtices na interface entre dois fluidos em movimento com velocidades distintas. No experimento, pesquisadores resfriaram gases de lítio a temperaturas próximas do zero absoluto, criando um condensado de Bose-Einstein multicomponente, um superfluido quântico. Ao fazer com que dois fluxos desse superfluido se movessem em velocidades diferentes, observou-se uma interface ondulada que, sob as regras da mecânica quântica, gerou os EFSs. Estes EFSs são uma nova classe de defeitos topológicos, diferentemente dos skyrmions tradicionais, pois possuem uma forma de crescente e contêm singularidades internas onde a estrutura de spin se desintegra, criando distorções acentuadas. A semelhança visual com a lua crescente em "A Noite Estrelada" é notavelmente impressionante, conectando a arte do século XIX com a física quântica do século XXI.
Os skyrmions, originalmente descobertos em materiais magnéticos, têm atraído considerável atenção por seu potencial em aplicações de espintrônica e dispositivos de memória, devido à sua estabilidade inerente, tamanho reduzido e dinâmica incomum. A descoberta de um novo tipo de skyrmion em um superfluido pode ter implicações significativas tanto para avanços tecnológicos quanto para a compreensão fundamental de sistemas quânticos. A equipe de pesquisa planeja experimentos mais precisos para refinar suas medições e testar previsões do século XIX sobre o comprimento de onda e a frequência das ondas de interface impulsionadas pela KHI. As implicações teóricas mais amplas também estão sendo consideradas, pois os EFSs desafiam as classificações topológicas existentes e suas singularidades levantam novas questões sobre a natureza dos vórtices quânticos e as propriedades estruturais de fluidos multicomponentes.