Um semicondutor feito de arseneto de índio e gálio acaba de estabelecer um recorde de duração para um material classificado como um cristal do tempo aparentemente impossível que se repete no tempo.
Leia também: Químicos acabam de dar o nó mais apertado de todos os tempos, feito de apenas 54 átomos
Durando pelo menos 40 minutos, o período de oscilações mantido por um experimento liderado por pesquisadores da Universidade de TU Dortmund, na Alemanha, superou tudo em sua classe, estabelecendo um novo padrão em um campo onde os pesquisadores têm lutado para estender o fenômeno além de alguns milissegundos.
O ‘tick-tock’ deste pequeno relógio assumiu a forma de interações entre elétrons em órbita de um determinado spin e o estado de seus núcleos atômicos. Em um jogo de passar a parcela polarizadora, as oscilações nos estados se repetem de uma forma que corresponde aos critérios do que é conhecido como cristal de tempo contínuo.
Hipotetizado há mais de uma década pelo renomado físico Frank Wilczek como uma peculiaridade teoricamente possível da natureza, o cristal do tempo está para o tempo, assim como os diamantes, as safiras e os quartzos estão para o espaço – unidades repetitivas de matéria.
Enquanto um diamante é um padrão de átomos de carbono em três dimensões espaciais, um cristal do tempo é algum tipo de mudança na estrutura que se repete ao longo do tempo.
À primeira vista, as oscilações da matéria presa em algum tipo de eterno Dia da Marmota parecem um pouco suspeitas. Qualquer um pode fazer uma criança balançar para frente e para trás em um balanço com uma série constante de empurrões, mas eventualmente até o pai mais desesperado irá parar de respirar com dificuldade.
Implacáveis, os físicos têm procurado sinais de oscilações em materiais que não podem ser explicados pela física convencional e, desde então, encontraram vários exemplos de atividade do tipo cristal do tempo em uma variedade de contextos. Normalmente, eles assumem a forma de algum tipo de batida estranha em um ritmo linear, fornecido pelo sistema, em vez de um impulso direcionado de fora.
No entanto, esses chamados cristais de tempo discreto ainda requerem algum tipo de andamento externo para definir um ritmo de fundo. Pare a música e a diversão de bater os dedos do cristal para com ela.
Um cristal de tempo contínuo se assemelha um pouco mais à visão de Wilczek. Embora a energia ainda seja necessária para repor o que é perdido no sistema, sua fonte não está vinculada a nenhuma regra do tempo em si, agindo como uma brisa que faz um sino de vento balançar com alguns tilintar inesperados.
O carrilhão de vento molecular neste experimento era um material projetado especificamente, dificilmente capaz de conduzir corrente. A relação entre os elétrons frouxamente mantidos e os spins dos núcleos dentro de sua rede de átomos permite que ocorra o surgimento de um padrão lento de vaivém, que ocorre de uma forma que só pode ser descrita como não-linear.
Para soprar o spin nuclear de volta ao estado de polarização necessário, uma fonte de luz é usada, mantendo efetivamente o cristal do tempo enrolado. Através de pequenos ajustes nas condições, como a alteração do campo magnético circundante ou a alteração da temperatura, as oscilações entre o elétron e o núcleo podem mudar drasticamente de apenas alguns segundos para quase um minuto.
Sem sinais de queda na oscilação durante períodos de medição de 40 minutos, os pesquisadores concluíram que era possível que o fenômeno pudesse ter persistido por horas, se não mais.
Anteriormente, o comportamento cristalino em tempo contínuo foi observado durando alguns milissegundos na névoa quântica de gases super-resfriados conhecidos como condensados de Bose-Einstein.
Sendo a primeira versão em estado sólido, esta última aventura na loucura temporal dos cristais do tempo abre caminho para novos tipos de hardware que fornecem medidas de frequência precisas.
Esta pesquisa foi publicada na Nature Physics.
Publicado no ScienceAlert
