Muitas decadas atrás, cientistas teorizaram acerca da possibilidade de um estranho material que eles chamaram de “excitonium.” Agora, graças a inovadores experimentos, os pesquisadores provaram sua existência.

A nova matéria

Pesquisadores da Universidade de Illinois anunciaram um achado emocionante – a descoberta de uma nova forma de matéria: excitonium. Este material é constituído por um tipo de bóson, uma partícula composta que poderia permitir que a matéria atuasse como um superfluido, um supercondutor ou mesmo como um cristal eletrônico isolante.

O professor de física Peter Abbamonte e sua equipe trabalharam em união a colegas da Universidade de Illinois, da Universidade da Califórnia, da Universidade de Berkeley e da Universidade de Amsterdã para provar de uma vez por todas a existência desse estranho e misterioso tipo de matéria que foi teorizada há mais de 50 anos. Eles relataram como detectaram o excitonium na revista Science.

O excitônio é um condensado composto de excitons, que são o que você obtém quando combina os elétrons libertados e as “lacunas” que eles deixaram. Este peculiar emparelhamento mecânico quântico é possível porque, nos semicondutores, os elétrons na borda de um nível de energia em um átomo são capazes, quando excitados, de saltar para o próximo nível de energia, deixando uma “lacuna” no nível anterior. Esta lacuna funciona como uma partícula carregada positivamente, atraindo o elétron com carga negativa que escapou.

Para provar a existência dos excitons, esta equipe estudou cristais dopados com disselenido de titânio de dicalcogeneto (1T-TiSe2), um metal de transição. Eles conseguiram reproduzir seus resultados cinco vezes.

Mistérios quânticos

Até agora, os cientistas não tinham as ferramentas experimentais necessárias para distinguir com certeza se eles estavam detectando o excitonium ou outra fase de matéria semelhante. Usando uma técnica inovadora, no entanto, esta equipe de pesquisa conseguiu medir definitivamente, pela primeira vez, as excitações coletivas das partículas bosônicas de baixa energia, os elétrons emparelhados e as lacunas, independentemente do seu potencial.

Em outras palavras, esta foi a primeira observação de uma fase de plasmão simples que é o precursor da condensação de excitons.

“Este resultado é de importância cósmica”, afirmou Abbamonte em um comunicado de imprensa. “Desde que o termo “excitonium” foi inventado na década de 1960 pelo físico teórico de Harvard, Bert Halperin, os físicos tentaram demonstrar sua existência. Os teóricos discutiram se seria um isolador, um condutor perfeito ou um superfluido – com alguns argumentos convincentes de todos os lados. Desde a década de 1970, muitos experimentalistas publicaram evidências da existência do excitonium, mas sua descoberta não foi uma prova definitiva e poderia igualmente ter sido explicada por uma transição de fase estrutural convencional “.

Agora que o excitonium foi comprovado e foi observado de forma concreta na experimentação, suas propriedades podem ser exploradas e aplicadas. Mais obviamente, como um supercondutor e um superfluido, este material poderia ser usado para melhorar as tecnologias existentes.

Além disso, uma vez que analisar os fenômenos quânticos é o que orienta e molda nossa compreensão da mecânica quântica, essa pesquisa poderia ajudar a desmitificar ainda mais os enigmas quânticos atuais. Essas aplicações, especialmente aquelas em tecnologias práticas, são puramente especulativas nesse ponto, no entanto. É impossível prever exatamente o que o futuro pode manter para o excitonium, mas sabemos com certeza que tem mais potencial agora do que nunca antes.

FONTE: Scientists Have Discovered a New Form of Matter Called “Excitonium” [Futurism]