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Física & Química

Cientistas conseguem controlar novo estado da matéria: os cristais do tempo

Cristal de Quartzo. (Imagem: Max Pixel)

Cristal do tempo parece ser algo da ficção, não é mesmo? Imagine só este filme: “Harry Potter e os Cristais do Tempo”. Mas não. Eles são um estado da matéria, e pela primeira vez os cientistas conseguiram “domá-lo”.

A existência deles foi confirmada há pouco tempo, alguns anos – 2017, para ser mais específico. Desde então, diversos avanços foram feitos, afinal, atualmente ciência caminha a passos largos. 

O que são os cristais do tempo?

O nome dos cristais do tempo se deve à uma característica um tanto peculiar, até mesmo difícil de abstrairmos e imaginarmos, por contrariar a lógica dimensional na qual estamos ambientados. 

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Pense comigo: vivemos em três dimensões espaciais, correto? Mas Einstein, em seus trabalhos, considerava uma quarta dimensão. O tempo. Sim, o tempo é uma dimensão, e utilizar essa interpretação foi libertador para a ciência, além de muito explorado pela ficção científica. 

Cristais comuns são, em resumo, padrões geométricos tridimensionais que se repetem pelo espaço, certo? Os cristais do tempo são algo semelhante, mas eles se repetem também através do tempo.

A forma como o enxergamos, é como uma movimentação. Enquanto os átomos de um cristal comum ficam “parados”, os átomos de um cristal do tempo oscilam, fazendo um “tic tac” – ou pelo menos essa é a projeção em nosso mundo. 

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Se não tiver entendido, tudo bem. Não consegui abstrair também, e isso é normal, já que é algo de “fora do nosso mundo”, e renderam o Nobel da física em 2012, quando foram teorizados por Frank Wilczek. Eles são feitos utilizando os íons de um elemento chamado itérbio. 

O inédito deste caso foi que os pesquisadores conseguiram induzir e controlar a interação entre dois cristais do tempo. É algo como uma viagem para outra dimensão. 

Como eles conseguiram fazê-lo?

O experimento ocorreu em um superfluido (um estado dos líquidos diferente de tudo que conhecemos) de hélio-3 (hélio com um nêutron a menos). Os cristais trocaram algo chamado de quasipartícula, que são interações de natureza física que, em um primeiro momento, se assemelham a uma partícula. Por isso o nome. 

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“Controlar a interação de dois cristais de tempo é uma grande conquista. Antes disso, ninguém havia observado dois cristais de tempo no mesmo sistema, muito menos visto eles interagirem”, explica o Dr. Samuli Autti, autor principal do estudo, em um comunicado

A dificuldade é mantê-los estáveis. Para isso, era necessário fazê-los atingir o mais próximo possível do estado de energia mais baixo possível, chamado na física de estado fundamental. Por isso o ambiente deve ser extremamente controlado.

Esse era o papel do isótopo Hélio-3 no estado de superfluido. Ele é muito, muito frio – extremamente próximo ao zero absoluto. Quando mais frio, menos energia, e assim, poderiam se aproximar do estado fundamental dos cristais do tempo. 

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A interação entre eles foi simples. Os pesquisadores basicamente os fizeram se encostar. Quando eles se encostaram, um efeito quântico que gera a quasipartícula, chamado de magnon, fez com que as oscilações desses cristais mudassem.

Fazendo um paralelo com o nosso mundo, é como se os cientistas tivessem conseguido, portanto, mudar a posição dos cristais ao longo da dimensão temporal, da mesma forma que movimentamos as coisas no nosso mundo.

O estudo foi publicado na revista Nature Materials. Com informações de Science Alert e Eureka Alert.

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É divulgador científico por paixão. Gradua-se em Física pela UFSCAR e atua principalmente na Ciencianautas e SoCientífica.


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