Um artigo publicado recentemente na revista Nature descreve a observação inédita de uma transformação rara entre dois estados exóticos da matéria. Pela primeira vez, cientistas viram um superfluido se converter em um supersólido – e depois retornar ao estado anterior.
Até então, não havia certeza se essa mudança poderia ocorrer de forma natural. A descoberta amplia o conhecimento sobre como as partículas se comportam em condições extremas.
Em resumo:
- Cientistas observaram transformação inédita entre estados exóticos da matéria;
- Superfluido tornou-se supersólido e depois retornou espontaneamente;
- Experimento envolveu excítons confinados entre camadas de grafeno;
- Descoberta amplia compreensão das partículas em condições extremas.
Experimento ultrapassa os limites da física
Liderado por pesquisadores da Universidade Columbia, em Nova York, EUA, o estudo acompanhou um conjunto de excítons – quase-partículas formadas por um elétron e uma lacuna eletrônica. No experimento, eles foram vistos passando do estado de superfluido para supersólido e depois retornando, em uma transição semelhante à água que congela e derrete.
Além de sólidos, líquidos e gases, existem outros estados da matéria que surgem em situações muito específicas. Superfluidos aparecem quando certas partículas são resfriadas a temperaturas próximas do zero absoluto, o ponto mais frio possível. Nessa condição, elas fluem sem resistência, como se não houvesse atrito. Quando perturbados, podem formar redemoinhos microscópicos chamados vórtices quânticos.
Já o supersólido reúne características aparentemente contraditórias. Ele mantém a capacidade de fluir sem atrito, típica do superfluido, mas ao mesmo tempo organiza suas partículas em uma estrutura rígida e ordenada, semelhante a um cristal. É como se o material fosse sólido e líquido ao mesmo tempo. Esse estado já havia sido produzido em laboratório, mas com a ajuda de técnicas que forçavam a organização das partículas.
A nova pesquisa mostrou algo diferente: a transição ocorreu de maneira espontânea, sem necessidade de manipulação extra para criar a estrutura cristalina. Segundo o físico Cory Dean, um dos autores do estudo, “pela primeira vez, vimos um superfluido sofrer uma transição de fase e se tornar o que parece ser um supersólido”.
Leia mais:
- Cristal do tempo flutuante recém-descoberto pode ser visto a olho nu
- Você sabia? Trilhões de “partículas fantasmas” atravessam seu corpo neste momento!
- Einstein estava errado? Experimento encerra um dos mais famosos debates da física
Avanço pode impulsionar novas tecnologias
Para realizar o experimento, a equipe posicionou duas camadas extremamente finas de grafeno – material composto apenas por átomos de carbono – muito próximas uma da outra. Sob um forte campo magnético e temperaturas extremamente baixas, formou-se uma espécie de “nuvem” de excítons entre as camadas.
Em temperaturas ligeiramente acima do zero absoluto, os excítons se comportaram como superfluido. Ao reduzir ainda mais a temperatura, surgiu uma fase isolante inesperada, que os pesquisadores acreditam ser o supersólido previsto pela teoria. Para Jia Li, da Universidade do Texas em Austin, essa descoberta sugere a existência de um tipo incomum de sólido formado por excítons.
Agora, os cientistas buscam testar outros materiais e desenvolver métodos mais precisos para medir esse estado. Compreender melhor superfluidos e supersólidos pode abrir caminho para novas tecnologias e aprofundar o entendimento das leis fundamentais que regem a matéria.
O post Superfluido vira supersólido em transição nunca antes observada apareceu primeiro em Olhar Digital.