Os cientistas fizeram um grande avanço na física quântica ao criar cristais de tempo que duram milhões de vezes mais do que antes. A descoberta valida a previsão teórica dos cristais do tempo feita pelo ganhador do Prêmio Nobel Frank Wilczek em 2012, demonstrando a existência de comportamento periódico em sistemas sem influências externas periódicas.
Os pesquisadores prolongaram com sucesso a vida de um cristal do tempo, confirmando um conceito teórico proposto por Frank Wilczek. Isso marca um importante passo em frente para a física quântica.
Uma equipe de pesquisa da TU Dortmund conseguiu recentemente criar um cristal de tempo extremamente durável que dura milhões de vezes mais do que experimentos anteriores haviam mostrado. Através desta investigação, confirmaram um fenómeno extremamente interessante proposto pelo vencedor do Prémio Nobel Frank Wilczek há cerca de uma década e que já apareceu em filmes de ficção científica. As descobertas foram agora publicadas na revista Nature Physics.
Os cristais espaciais são arranjos periódicos de átomos em grandes escalas de comprimento. Esse arranjo confere aos cristais uma aparência atraente, como pedras preciosas com facetas lisas. A física geralmente trata o espaço e o tempo no mesmo nível. Por exemplo, na teoria da relatividade especial, Frank Wilczek, físico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e vencedor do Prémio Nobel da Física, propôs uma hipótese em 2012: além dos cristais no espaço, também devem existir cristais no tempo. Para fazer isso, disse ele, uma de suas propriedades físicas deve começar espontaneamente a mudar periodicamente no tempo, mesmo que o sistema não sofra uma perturbação periódica correspondente.
A possível existência de tais cristais do tempo tem sido objeto de debate na comunidade científica há vários anos, mas logo apareceu nos cinemas: por exemplo, no filme “Vingadores: Ultimato” (2019) da Marvel Studios, os cristais do tempo desempenharam um papel central. A partir de 2017, os cientistas começaram a demonstrar com sucesso potenciais cristais de tempo em algumas ocasiões.
No entanto, ao contrário da ideia original de Wilczek, estes sistemas eram excitados no tempo com uma periodicidade específica, mas depois reagiam com um período duas vezes mais longo. Em 2022, um cristal foi demonstrado em um condensado de Bose-Einstein. Embora a excitação seja independente do tempo, ou seja, constante, ela apresenta periodicidade no tempo. No entanto, a vida útil deste cristal é de apenas alguns milissegundos.
Físicos da TU Dortmund, liderados pelo Dr. Alex Grelich, projetaram agora um cristal especial feito de arseneto de gálio e índio, no qual os spins nucleares atuam como um reservatório de cristal do tempo. Sob iluminação contínua, o cristal forma polarização do spin nuclear através da interação com o spin do elétron. É esta polarização do spin nuclear que gera oscilações espontaneamente, equivalentes a um cristal de tempo.
Os resultados experimentais atuais mostram que o cristal tem uma vida útil de pelo menos 40 minutos, 10 milhões de vezes mais longa do que as demonstradas até agora, e tem potencial para sobreviver ainda mais.
Variando sistematicamente as condições experimentais, o período de um cristal pode variar em uma ampla faixa. Porém, também é possível entrar em regiões onde o cristal “derrete”, ou seja, perde sua periodicidade. Estas regiões também são interessantes porque apresentam um comportamento caótico que pode ser sustentado por longos períodos de tempo. Pela primeira vez, os cientistas conseguiram utilizar ferramentas teóricas para analisar o comportamento caótico de tais sistemas.
Fonte compilada: ScitechDaily