Os físicos estão aprendendo mais sobre o comportamento bizarro dos "metais estranhos", que operam fora das regras normais da eletricidade.
O físico teórico Yashar Komijani, professor assistente da Universidade de Cincinnati, contribuiu para um experimento internacional usando um metal estranho feito de uma liga de ytterbium, um metal de terras raras. Físicos em um laboratório em Hyogo, Japão, dispararam raios gama radioativos no metal estranho para observar seu comportamento elétrico incomum.
Liderado por Hisao Kobayashi com a Universidade de Hyogo e RIKEN, o estudo foi publicado na revista Ciência. O experimento revelou flutuações incomuns na carga elétrica do metal estranho.
"A idéia é que, em um metal, você tenha um mar de elétrons se movendo ao fundo em uma treliça de íons", disse Komijani. "Mas uma coisa maravilhosa acontece com a mecânica quântica. Você pode esquecer as complicações da treliça dos íons. Em vez disso, eles se comportam como se estivessem no vácuo."
Komijani há anos explora os mistérios de metais estranhos em relação à mecânica quântica.
"Você pode colocar algo em uma caixa preta e eu posso lhe contar muito sobre o que está dentro dela, mesmo sem olhar apenas medindo coisas como resistividade, capacidade de calor e condutividade," ele disse.
"Mas quando se trata de metais estranhos, não tenho idéia do por que eles estão mostrando o comportamento que fazem. O mistério é o que está acontecendo dentro deste sistema estranho. Essa é a questão."
Metais estranhos são de interesse para uma ampla gama de físicos que estudam tudo, desde física de partículas até mecânica quântica. Uma razão é por causa de sua condutividade estranhamente alta, pelo menos sob temperaturas extremamente baixas, o que lhes confere potencial como supercondutores para a computação quântica.
"O que é realmente empolgante nesses novos resultados é que eles fornecem uma nova visão sobre o mecanismo interno do metal estranho", disse o co-autor do estudo Piers Coleman, um professor distinto da Universidade Rutgers.
"Esses metais fornecem a tela para novas formas de matéria eletrônica - especialmente a supercondutividade exótica e de alta temperatura", disse ele.
Coleman disse que é muito cedo para especular sobre quais novas tecnologias os metais estranhos podem inspirar.
"Dizem que depois que Michael Faraday descobriu o eletromagnetismo, o chanceler britânico William Gladstone perguntou para que seria bom", disse Coleman. "Faraday respondeu que, embora não soubesse, tinha certeza de que um dia o governo a tributaria."
As descobertas de Faraday abriram um mundo de inovação.
"Sentimos o mesmo sobre o metal estranho", disse Coleman. "Os metais desempenham um papel tão central hoje - o cobre, o metal convencional arquetípico, está em todos os dispositivos, todas as linhas de energia, ao nosso redor."
Coleman disse que metais estranhos um dia podem ser igualmente onipresentes em nossa tecnologia.
O experimento no Japão foi inovador em parte devido à maneira como os pesquisadores criaram as partículas gama usando um acelerador de partículas chamado síncrotron.
"No Japão, eles usam um síncrotron como no CERN [, a Organização Europeia de Pesquisa Nuclear ] que acelera um próton e o esmaga em uma parede e emite um raio gama," Komijani disse. "Então eles têm uma fonte sob demanda de raios gama sem usar material radioativo."
Os pesquisadores usaram espectroscopia para estudar os efeitos dos raios gama no metal estranho.
Os pesquisadores também examinaram a velocidade das flutuações de carga elétrica do metal, que levam apenas um nanossegundo - um bilionésimo de segundo. Isso pode parecer incrivelmente rápido, disse Komijani.
"No entanto, no mundo quântico, um nanossegundo é uma eternidade", disse ele. "Há muito tempo nos perguntamos por que essas flutuações são realmente tão lentas. Criamos uma teoria com colaboradores de que poderia haver vibrações da rede e, de fato, era esse o caso."
O estudo foi financiado em parte pela National Science Foundation e pelo Departamento de Energia.
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