Nova forma de matéria é criada: cristais de tempo

Cristais comuns como diamantes são formados por padrões de átomos que se repetem no espaço, formando uma estrutura com uma geometria específica. Agora, físicos sugerem que é possível construir cristais que se repetem no tempo ao invés de em um espaço.

Em 2016, o pesquisador Normam Yao, da Universidade da Califórnia em Berkeley, apresentou um rascunho das fases necessárias para um cristal de tempo e o que seria necessário medir para confirmar que esse novo material é uma fase estável de uma matéria. Isso inspirou duas equipes a construírem o cristal de tempo, os primeiros exemplos de formas de matéria de não-equilíbrio.

Em um artigo publicado na última semana na revista Physical Review Letters, Yao descreve exatamente como fazer e medir as propriedades de tal cristal, e até prever como as diferentes fases do cristal de tempo deveriam ser.

Isso não é apenas especulação. As duas equipes – da Universidade de Maryland e de Harvard – seguiram as instruções de Yao e já conseguiram criar os primeiros cristais do tempo. Os resultados do trabalho já foram enviados para publicação, e Yao é coautor dos dois.

Segundo Yao, os cristais do tempo funcionam como uma gelatina que leva petelecos de tempos em tempos e por isso fica tremendo. A grande novidade, segundo ele, não é tanto o fato de o cristal se repetir no tempo, mas sim que eles são os primeiros de um grande grupo de novos materiais que estão fora de equilíbrio, sem conseguir se acomodar em relação ao equilíbrio sem movimento.

“Esta é uma nova fase da matéria, mas também é muito interessante porque é um dos primeiros exemplos de matéria fora de equilíbrio”, diz ele. “No último século e meio, estivemos explorando o equilíbrio da matéria, como metais e isolantes. Agora estamos começando a explorar o novo cenário de matéria sem equilíbrio”.

Essa nova matéria pode funcionar como forma de memória perfeita e pode ser útil em computadores quânticos.

Cadeia de itérbio

O cristal de tempo criado por Chris Monroe e seus colegas na Universidade de Maryland usa uma fila de 10 íons de itérbio cujos spins dos elétrons interagem. Para manter os íons fora de equilíbrio, os pesquisadores os atingem alternadamente com um laser para criar um campo magnético eficaz, enquanto um segundo laser inverte parcialmente os spins dos átomos, repetindo a sequência várias vezes. Por conta dessa interação dos spins, os átomos se acomodam em um padrão estável que define um cristal.

A ideia dos cristais de tempo foi proposta pela primeira vez em 2012 pelo ganhador do Nobel Frank Wilczek. Em 2016 físicos da Universidade de Princeton e da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara provaram que este cristal pode ser feito. [Phys.org]

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