Cristais do tempo – um novo tipo de matéria

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Este conceito de cristais do tempo, foi já proposto no ano de 2012 pelo físico teórico e Nobel Frank Wilczek, em 2004. Tratam-se estas de estruturas hipotéticas que têm movimento mesmo no seu ponto mais baixo de energia. Mas agora, a matéria foi criada pela primeira vez em laboratório, algo um pouco diferente do conceito teórico, mas, ainda assim, muito revolucionário.

Aos olhos da ciência, um cristal é compreendido como sendo um material que tem uma estrutura atómica repetida, ou seja, começando num átomo e olhando em qualquer direcção, será sempre visto um padrão idêntico. Isto acontece frequentemente na natureza, como por exemplo, na neve, diamantes, ou até mesmo no sal.

Para os cristais do tempo, o conceito é semelhante, no entanto, ao invés de existir repetição no espaço, existe repetição no tempo. Ou seja, os seus átomos nunca param, estando numa fase de “não equilíbrio”, descreve assim a Wired.

Esta concretização, para além de ser uma enorme descoberta no campo da matéria, poderá também ser essencial para a computação quântica.

Soonwon Choi, um físico teórico da Universidade de Harvard e co-autor de um artigo publicado na Nature, explica esta “nova fase da matéria” dizendo que “É algo que se move no tempo, enquanto se mantém estável”.

Para Wilczek, em 2012, as hipotéticas estruturas pareciam mover-se mesmo no seu ponto mais baixo de energia, e, em Janeiro do ano corrente, Norman Yao, investigador da Berkeley, universidade californiana, escreveu um artigo onde afirma que algo do género era possível, mas não de uma forma tão “simétrica” como Wilczek havia pensado.

“É como saltar à corda. Só que de alguma forma o nosso braço dá duas voltas, mas a corda só dá uma. É menos estranho do que a ideia inicial, mas mesmo assim é muito estranho”, disse Yao. Na versão de Frank Wilczek, a corda daria a volta por si só.

Foram duas equipas distintas, da Universidade de Maryland e da Universidade de Harvard, que pegaram na ideia e criaram então duas versões de um cristal do tempo, que parecem ser viáveis.

“Isto abre a porta para todo um novo mundo de fases de não equilíbrio”, afirmou Andrew Potter, professor de física na Universidade do Texas. “Pegámos nestas ideias teóricas e conseguimos mesmo construir algo no laboratório. Esperamos que isto seja apenas o primeiro exemplo e que venham muitos mais”, acrescentou.

Potter e Yao confirmaram ainda que o cristal do tempo construído pela Universidade de Maryland tinha as propriedades previstas, ou seja, o material é feito de iões do elemento itérbio. Posteriormente, aplicando um campo elétrico, os investigadores conseguiram levantar dez iões. Por fim, atingindo-os com um laser, fizeram com que virassem. Atingiram-nos várias vezes, num ritmo constante, até ser finalmente criado um padrão no tempo.

Na Universidade de Harvard já foi criado um segundo cristal do tempo, passado um mês, a partir de um diamante. “Mostra que a riqueza das fases da matéria é ainda mais abrangente”, disse Norman Yao.

E acrescentou ainda que “Perceber que tipos de matéria existem na natureza é um Santo Graal na física. Fases de não equilíbrio representam um novo caminho, diferente de tudo o que estudámos no passado”.

Ainda segundo a Wired, uma das mais promissoras aplicações para os cristais do tempo são a computação quântica uma vez que permitirão criar computadores quânticos mais estáveis.

A instabilidade é uma das barreiras a derrubar para os investigadores de computação quântica.

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