(Verreson et al., Nature Physics, 2019)
Nada dura para sempre. Humanos, planetas, estrelas, galáxias, talvez até o próprio Universo, tudo tem uma data de validade. Mas as coisas no reino quântico nem sempre seguem as regras . Agora, os cientistas descobriram que as quasipartículas em sistemas quânticos podem ser efetivamente imortais.
Isso não significa que eles não decaiam, o que é reconfortante. Mas, uma vez que essas quase-partículas tenham decaído, elas são capazes de se reorganizar de volta à existência, possivelmente ad infinitum.
Isso aparentemente está de acordo com a segunda lei da termodinâmica , que afirma que a entropia em um sistema isolado só pode se mover em uma direção crescente: as coisas só podem desmoronar, não reconstruir novamente.
Naturalmente, a física quântica pode ficar estranha com as regras; mas mesmo os cientistas quânticos não sabiam que as quasipartículas eram estranhas dessa maneira particular.
"Até agora, a suposição era que as quasipartículas em sistemas quânticos interagentes decaem após um certo tempo", disse o físico Frank Pollman, da Universidade Técnica de Munique .
"Agora sabemos que o oposto é o caso: interações fortes podem até mesmo parar completamente a deterioração."
Quasipartículas não são partículas do jeito que costumamos pensar delas, como elétrons e quarks. Pelo contrário, são as perturbações ou excitações em um sólido causado por forças elétricas ou magnéticas que, coletivamente, se comportam como partículas.
Os fonons - as unidades discretas de energia vibracional que oscilam nos átomos de uma rede cristalina, por exemplo - são freqüentemente classificados como quasipartículas, assim como os elétrons polarizados , presos em uma rede cercada por uma nuvem de polarização.
Os pesquisadores envolvidos com este último estudo desenvolveram métodos numéricos para calcular as interações complexas dessas quasipartículas e executaram simulações em um computador poderoso para observar como elas se decompõem.
"O resultado da simulação elaborada: reconhecidamente, quase quasipartículas se decompõem, porém novas entidades de partículas idênticas emergem dos destroços", disse o físico Ruben Verresen, da Universidade Técnica de Munique, e o Instituto Max Planck de Física de Sistemas Complexos.
"Se este decaimento ocorrer muito rapidamente, uma reação inversa ocorrerá após um certo tempo e os detritos convergirão novamente. Esse processo pode ocorrer sem fim e uma oscilação sustentada entre decadência e renascimento surge."
E, os físicos apontaram, isso não viola a segunda lei da termodinâmica, afinal. Isso porque a oscilação é uma onda que é transformada em matéria, que é coberta pelo conceito de mecânica quântica da dualidade onda-partícula .
Sua entropia não está diminuindo, mas permanece constante. Ainda é muito estranho, mas não quebrar a física é estranho.
De fato, a descoberta resolveu alguns outros arranhadores de cabeça. Por exemplo, há um composto magnético Ba 3 CoSb 2 O 9 usado em experimentos que foram encontrados anteriormente como inesperadamente estáveis. Agora parece que a chave pode ser as quasipartículas magnéticas que ela contém, chamadas magnons . De acordo com a simulação, eles se reorganizam após a decadência.
Outro exemplo potencial é o hélio: ele se torna um superfluido livre de resistência a uma temperatura de zero absoluto, e essa propriedade peculiar poderia ser explicada pelo fato de esse gás estar cheio de quasipartículas chamadas rotons .
No momento, o trabalho é apenas no campo teórico, mas os pesquisadores acreditam que essa imortalidade quase-partícula o imbui com um forte potencial para armazenamento de dados de longa duração em sistemas de computação quântica .
A pesquisa foi publicada na Nature Physics .
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