Apertar o botão de qualquer tipo de dispositivo elétrico aciona uma banda de partículas carregadas de eletricidade que acompanham a batida da voltagem do circuito.
Mas uma nova descoberta em materiais exóticos conhecidos como metais estranhos descobriu que a eletricidade nem sempre se move em sintonia e pode, de fato, por vezes sangrar de uma forma que leva os físicos a questionar o que sabemos sobre a natureza das partículas.
A pesquisa foi realizada em nanofios feitos de um equilíbrio preciso de itérbio, ródio e silício (YbRh 2 Si 2 ).
Ao realizar uma série de experiências de medição quântica nestes nanofios, investigadores dos EUA e da Áustria descobriram evidências que poderiam ajudar a resolver um debate sobre a natureza das correntes elétricas em metais que não se comportam de forma convencional.
Descobertos no final do século passado numa classe de compostos à base de cobre conhecidos por não terem resistência a correntes a temperaturas relativamente quentes, metais estranhos tornam-se mais resistentes à eletricidade à medida que aquecem, tal como qualquer outro metal.
Só que eles fazem isso de uma maneira bastante estranha, aumentando a resistência em uma determinada quantidade para cada grau de aumento de temperatura.
Em metais normais, a resistência varia dependendo da temperatura, estabilizando quando o material fica quente o suficiente.
Esse contraste nas regras de resistência sugere que as correntes em metais estranhos não operam da mesma maneira. Por alguma razão, a maneira como as partículas portadoras de carga em metais estranhos interagem com o movimento das partículas circundantes difere do slalom de pinball dos elétrons em uma média seção de fio.
O que poderíamos imaginar como uma corrente de esferas carregadas negativamente percorrendo um tubo de átomos de cobre é um pouco mais complicado. Afinal, a eletricidade é um assunto quântico, com as características de uma série de partículas se harmonizando para se comportar como unidades únicas conhecidas como quasipartículas.
Se os mesmos tipos de quasipartículas explicam os comportamentos de resistência incomuns de metais estranhos tem sido uma questão em aberto, com algumas teorias e experiências sugerindo que tais quasipartículas podem perder a sua integridade nas circunstâncias certas.
Para esclarecer se existe uma marcha constante de quasipartículas no fluxo de elétrons em metais estranhos, os pesquisadores fizeram uso de um fenômeno chamado ruído de disparo.
Se você pudesse desacelerar o tempo, os fótons de luz emitidos até mesmo pelo laser mais preciso estalariam e estalariam com toda a previsibilidade da gordura escaldante do bacon. Este “ruído” é uma característica da probabilidade quântica e pode fornecer uma medida da granularidade das cargas à medida que fluem através de um condutor.
“A ideia é que, se estou conduzindo uma corrente, ela consiste em um conjunto de portadores de carga discretos”, diz o autor sênior Doug Natelson, físico da Universidade Rice, nos EUA.
“Eles chegam a uma taxa média, mas às vezes estão mais próximos no tempo e às vezes mais distantes.”
A equipe descobriu que medidas de ruído de disparo em sua amostra superfina de YbRh 2 Si 2 foram altamente suprimidas de maneiras que as interações típicas entre os elétrons e seu ambiente não poderiam explicar, sugerindo que as quasipartículas provavelmente não estavam em jogo.
Em vez disso, a carga era mais líquida do que as correntes nos metais convencionais, uma descoberta que apoia um modelo proposto há mais de 20 anos pelo autor colaborador Qimiao Si, físico da matéria condensada da Universidade Rice.
A teoria de Si sobre materiais que se aproximam de temperaturas de zero graus descreve a maneira como os elétrons em locais selecionados não compartilham mais características que lhes permitiriam formar quasipartículas.
Embora o comportamento convencional das quasipartículas possa ser provisoriamente descartado, a equipe não tem certeza da forma que essa corrente “líquida” assume, ou mesmo se ela pode ser encontrada em outras receitas de metais estranhos.
“Talvez isto seja uma evidência de que as quasipartículas não são coisas bem definidas ou que simplesmente não existem, e a carga se move de maneiras mais complicadas. Temos que encontrar o vocabulário certo para falar sobre como a carga pode se mover coletivamente”, diz Natelson.
Esta pesquisa foi publicada na Science.
Publicado no ScienceAlert
