Confirmada a descoberta duma nova estirpe da Matéria.

Que coisa mais bizarra, que implica um rato todo guloso.

Porquê uma nova estirpe?

Numa direcção comporta-se como um sólido semelhante a um cristal, muito mais denso (mais do triplo) do que o betão armado, e nas outras direcções como um superfluido, como um gás sem obstáculos, que flui sem perdas de energia.

Esta estirpe bizarra e rara foi obtida com recurso a condições laboratoriais ultra controladas, desde logo por uma temperatura perto do zero absoluto, na ordem dos nano Kelvin, uma escala científica que se converte para pouco mais do que −273.15 °C .

Para lograrem esta descoberta, os cientistas do Departamento de Física do MIT tiveram de recorrer a técnicas muito sofisticadas de deteção como a reflexão de Bragg, que evidencia uma ordem de longo alcance numa só direcção, típica dum sólido, porquanto consegue manter uma distribuição do movimento extremamente pronunciada nas outras direcções, o que é uma propriedade típica dos superfluidos, ou condensados, leia-se gases, de Bose-Einstein (BEC’s).

Imaginem para efeitos de exemplo que têm um cubo de gelo na mão. Num dos lados este cubo é normal, mas nos outros lados este cubo deixa-vos passar a mão por dentro sem sentirem nada nos dedos.

É de facto muito bizarro, mas a natureza pode evidenciar estes comportamentos bizarros, e esta experiência ultra controlada no laboratório reflecte o comportamento dos átomos ultra frios, como se observam no Universo na sua fase de expansão moderada, que é a fase mais prolongada da sua evolução até ao tempo local de hoje.

A História do Universo.
Créditos: wikicommons
Fonte Original: Colaboração BICEP 2 / CERN / NASA

Notem que esta descoberta numa escala tão pequena, a dos átomos, tem relevância para a escala descomunal da Cosmologia, da história do gigantesco Universo.

Combinando as designações de Superfluido e de Sólido esta descoberta foi chamada de Super-sólido, dado encorpar materialmente estas duas propriedades antagónicas.

O mecanismo desta estirpe de fase da matéria é o acoplamento do movimento orbital dos electrões, ou o seu movimento ao logo duma direcção, com o seu movimento de rotação intrínseco, ou spin, nas condições controladas referidas.

Esta pesquisa confirma a descoberta publicada em Julho de 2007 na qual cerca de 2% dum cristal de Hélio constituído por 2 mil átomos exibiu um fluído sem fricção ao longo do eixo com deslocação em espiral, conforme apresentada na imagem abaixo.

O fluído sem fricção dos átomos neste cristal sólido de Hélio pode estar confinado apenas ao eixo da deslocação em parafuso, como neste exemplar de Carbeto de silício, material que é usado nos travões dos Ferrari de Fórmula 1 ou nos filtros dos carros diesel de desempenho familiar.
Créditos: Institute for Crystal Growth, Germany

Esta nova estirpe da matéria, poderemos dizer de matéria paradoxal, permite um muito melhor entendimento sobre os cristais quânticos.

Nestes, a topologia dos materiais é constante, ou seja, é o mesmo que termos um queijo suíço com buracos e o torcermos, ou congelarmos.

O número de buracos desse queijo fica o mesmo, sem embargo de outras propriedades se terem alterado de forma radical.

Esta simetria, ou constância do número de buracos, promete capacidades extraordinárias na transmissão de impulsos eléctricos, e apresenta uma enorme gama de futuras aplicações, desde a promessa do computador quântico de enorme capacidade até à mais quotidiana transmissão de energia eléctrica para as nossas casas sem percas na rede, sem alteração do número de buracos na rede, com recurso a materiais já aplicados.

A grande dificuldade é obter estes comportamentos em temperaturas e em condições do dia-a-dia, mas pelo menos nos ultra sofisticados laboratórios, o que era apenas uma hipótese nos anos 1970 já é uma realidade contemporânea descoberta e confirmada, como atesta o Prémio Nobel da Física de 2016.

Um dia, no futuro, talvez o rato dos computadores percorra deliciado um queijo suíço, gastando quase nenhuma energia e trabalhando, deliciado, no mesmo número de buracos.

Crédito: Cooked Mix Mingles.

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