Físicos recentemente fizeram uma notável descoberta ao identificar uma nova e intrigante fase da matéria, a qual denominaram de “estado líquido quiral de Bose”.
Essa descoberta reveste-se de significativa importância, uma vez que tal estado da matéria encontra-se distante dos três estados clássicos conhecidos – sólido, líquido e gasoso – e somente se manifesta em condições extremas.
É interessante ressaltar, contudo, que essa nova fase pode apresentar aplicações promissoras no âmbito tecnológico.
A origem desse estado líquido quiral de Bose reside nas denominadas “frustrações cinéticas”.
Em sistemas quânticos que se encontram em um estado de frustração, as interações entre partículas adquirem um comportamento completamente distinto daquele observado nas interações convencionais.
"Tal fenômeno é descrito pela equipe científica como um espaço de possibilidades infinitas no que tange às interações, sendo que dentre essas possibilidades destaca-se a perspectiva de criação de novas fases da matéria.
“Você encontra estados quânticos da matéria muito além dessas fronteiras”, afirmou o coautor e professor assistente Tigran Sedrakyan, da Universidade de Massachusetts, em um comunicado. “Eles são muito mais selvagens do que os três estados clássicos que encontramos em nossas vidas cotidianas.”
Como então se frustra um sistema quântico? Isso não se trata de uma piada, mas compartilharei caso haja uma frase engraçada.
Na realidade, a equipe de pesquisa construiu um sistema composto por duas camadas: a camada superior consiste em elétrons que possuem a capacidade de movimentar-se livremente, enquanto a camada inferior apresenta “lacunas” onde os elétrons poderiam ocupar.
Essas duas camadas são aproximadas uma da outra a uma distância menor que a dimensão de um átomo. A parte frustrante desse experimento reside no fato de que não existem lacunas suficientes para acomodar todos os elétrons presentes.
“É como um jogo de cadeiras musicais”, diz Sedrakyan, “projetado para frustrar os elétrons. Em vez de cada elétron ter uma cadeira para ocupar, agora eles precisam se apressar e ter muitas possibilidades de onde ‘sentar'”.
Os elétrons frustrados encontram-se em um novo estado quiral de borda. À medida que o sistema é resfriado a uma temperatura próxima do zero absoluto, ocorre a interação entre elétrons e lacunas, resultando no comportamento conjunto como uma única partícula neutra com propriedades notáveis.
Dentre essas propriedades destaca-se o spin das partículas. Essas partículas podem girar no sentido horário ou anti-horário, contudo, independentemente das circunstâncias, o spin não sofrerá alteração quando exposto a colisões com outros elétrons ou submetido a um campo magnético intensamente forte.
Essa propriedade apresenta um intrigante potencial para ser considerada como uma base possível para a codificação de dados digitais, uma vez que se mostraria tolerante a falhas.
As partículas elétron-lacuna encontram-se em um estado de emaranhamento de longo alcance. Por exemplo, quando um elétron é enviado para interagir com uma dessas partículas, todas elas respondem à interação simultaneamente.
As descobertas foram publicadas na revista Nature.
