{"id":60904,"date":"2017-03-01T11:14:39","date_gmt":"2017-03-01T14:14:39","guid":{"rendered":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/?p=60904"},"modified":"2017-03-01T11:14:41","modified_gmt":"2017-03-01T14:14:41","slug":"cristais-do-tempo-como-os-cientistas-criaram-um-novo-estado-da-materia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/cristais-do-tempo-como-os-cientistas-criaram-um-novo-estado-da-materia\/","title":{"rendered":"Cristais do tempo: como os cientistas criaram um novo estado da mat\u00e9ria"},"content":{"rendered":"

P\"\"<\/a>or Rodrigo Ledesma-Aguilar*<\/strong><\/span><\/span><\/p>\n

A<\/span>lgumas das previs\u00f5es mais importantes da f\u00edsica te\u00f3rica, como as ondas gravitacionais<\/a> de Einstein e o b\u00f3son de Higgs<\/a>, levaram d\u00e9cadas para serem comprovadas em laborat\u00f3rio. Mas, de vez em quando, uma previs\u00e3o pode se tornar um fato em um tempo incrivelmente pequeno. \u00c9 o que aconteceu com os \u201ccristais do tempo\u201d, uma nova e estranha forma de mat\u00e9ria que foi teorizada, refutada e finalmente desenvolvida em apenas cinco anos, desde que foi primeiramente prevista em 2012.<\/p>\n

Cristais, como o diamante e o quartzo, s\u00e3o compostos por \u00e1tomos dispostos em um padr\u00e3o de repeti\u00e7\u00e3o no espa\u00e7o. Nestes novos cristais, os \u00e1tomos tamb\u00e9m seguem um padr\u00e3o de repeti\u00e7\u00e3o, mas no tempo. Por conta desta estranha propriedade, algum dia, cristais do tempo podem encontrar aplica\u00e7\u00f5es revolucion\u00e1rias na tecnologia<\/strong>, assim como a computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica<\/strong>.<\/p>\n

A hist\u00f3ria dos cristais do tempo come\u00e7ou em 2012, com o ganhador do pr\u00eamio Nobel Frank Wilczek<\/strong>, do MIT. Como f\u00edsico te\u00f3rico e matem\u00e1tico, Wilczek desenvolveu um importante passo ao transferir uma propriedade chave dos cristais convencionais \u2014 chamada quebra de simetria<\/strong> \u2014 para criar a ideia dos cristais do tempo.<\/p>\n

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Frank Wilczek procurou saber se, da mesma forma que um cristal quebrava a simetria no espa\u00e7o, seria poss\u00edvel criar um cristal que quebrasse o equivalente da simetria no tempo<\/div>\n<\/div>\n

Para entender o que \u00e9 essa tal de quebra de simetria, pense na \u00e1gua em estado l\u00edquido. Em uma gota, as mol\u00e9culas s\u00e3o livres para se mover e podem estar em qualquer lugar. O l\u00edquido sempre se parece o mesmo em qualquer dire\u00e7\u00e3o, o que significa que ele tem um alto grau de simetria. Se a \u00e1gua congela at\u00e9 virar gelo, as mol\u00e9culas s\u00e3o for\u00e7adas (pelas for\u00e7as de atra\u00e7\u00e3o) a se rearranjarem em cristais, nos quais as mol\u00e9culas dispostas em intervalos regulares. Essa regularidade significa que os cristais n\u00e3o s\u00e3o t\u00e3o sim\u00e9tricos quanto os l\u00edquidos, por isso dizemos que a simetria do l\u00edquido foi quebrada quando virou gelo.<\/p>\n

A quebra de simetria \u00e9 um dos conceitos mais complexos da f\u00edsica. Ela est\u00e1 por tr\u00e1s da forma\u00e7\u00e3o dos cristais, mas tamb\u00e9m aparece em v\u00e1rios outros processos fundamentais. Por exemplo, o famoso mecanismo de Higgs \u2014 que explica como part\u00edculas subat\u00f4micas adquirem massa \u2014 \u00e9 um processo de quebra de simetria.<\/p>\n

L\u00e1 em 2012, Wilczek\u00a0 surgiu com uma ideia tentadora. Ele procurou saber se, da mesma forma que um cristal quebrava a simetria no espa\u00e7o, seria poss\u00edvel criar um cristal que quebrasse o equivalente da simetria no tempo. Foi a primeira vez que a ideia de um cristal do tempo foi criada teorizada.<\/p>\n

Um objeto como este teria uma regularidade de tempo intr\u00ednseca, equivalente ao padr\u00e3o regular de espa\u00e7o dos cristais. Para um cristal do tempo, o padr\u00e3o seria uma mudan\u00e7a constante para frente e para tr\u00e1s em uma de suas propriedades f\u00edsicas, tipo uma batida de cora\u00e7\u00e3o que se repete para sempre, um pouco como uma m\u00e1quina de movimento perp\u00e9tuo<\/strong>.<\/p>\n

M\u00e1quinas de movimento perp\u00e9tuo \u2014 que s\u00e3o m\u00e1quinas que podem funcionar indefinidamente sem uma fonte de energia \u2014 n\u00e3o s\u00e3o poss\u00edveis, segundo as leias da f\u00edsica. Wilczek reconheceu essa parte estranha da teoria dos cristais do tempo e, em 2015, um outro grupo de f\u00edsicos te\u00f3ricos mostrou que um cristal de movimento perp\u00e9tuo, na verdade, poderia ser poss\u00edvel, sim.<\/p>\n

Mas esse n\u00e3o \u00e9 o fim da hist\u00f3ria. Em 2016, uma nova pesquisa mostrou que cristais do tempo poderiam existir na teoria, mas apenas se houvesse uma for\u00e7a motriz externa. A ideia era que a regularidade do tempo estaria de alguma forma dormente, escondida de nossas vistas, e que acrescentar um pouco de energia iria traz\u00ea-la \u00e0 vida. Isso resolveu o paradoxo do movimento perp\u00e9tuo, e trouxe nova esperan\u00e7a para a exist\u00eancia dos cristais do tempo.<\/p>\n

Ent\u00e3o, no ver\u00e3o de 2016, as condi\u00e7\u00f5es para criar e observar os cristais do tempo foram apresentadas em um artigo, no reposit\u00f3rio online arXiv<\/em><\/a>, depois publicado no peri\u00f3dico Physical Review Letters<\/em>. Os pesquisadores estudaram como uma propriedade especial das part\u00edculas, conhecida como spin qu\u00e2ntico, poderia ser repetidamente invertida por uma for\u00e7a externa em intervalos regulares. Eles previram que se fizessem isso com um conjunto de part\u00edculas produziriam suas pr\u00f3prias oscila\u00e7\u00f5es nos spins, criando um cristal do tempo conduzido.<\/p>\n

Em quest\u00e3o de meses, dois grupos diferentes aceitaram o desafio de criar cristais do tempo no laborat\u00f3rio. Uma das equipes disparou pulsos de laser em um trem de \u00e1tomos de it\u00e9rbio, produzindo oscila\u00e7\u00f5es nas propriedades dos \u00e1tomos em intervalos diferentes dos pulsos. Isso significa que o s \u00e1tomos de it\u00e9rbio estavam se comportando como cristais do tempo.<\/p>\n

O outro time focou em um sistema completamente diferente, que consistia na impureza de cristais de diamantes. Eles usaram microondas para perturbar as impurezas em intervalos bem definidos, e assim observaram o mesmo tipo de oscila\u00e7\u00e3o de cristais do tempo que o primeiro time. Por fim, as ideias de Wilczek se provaram verdadeiras.<\/p>\n

Cristais do futuro<\/strong><\/em>
\nA previs\u00e3o, realiza\u00e7\u00e3o e descoberta dos cristais do tempo abrem um novo caminho na mec\u00e2nica qu\u00e2ntica<\/strong>, com quest\u00f5es sobre as propriedades deste novo estado da mat\u00e9ria e se os cristais do tempo podem ocorrer na natureza.<\/p>\n

As propriedades de quebra de simetria de cristais comuns levaram \u00e0 cria\u00e7\u00e3o de metamateriais fon\u00f4nicos e fot\u00f4nicos, materiais deliberadamente projetados que controlam seletivamente vibra\u00e7\u00f5es ac\u00fasticas e luzes que podem ser usadas para aumentar o desempenho de pr\u00f3teses, ou para aumentar a efici\u00eancia dos lasers e fibras \u00f3ticas. Assim, as propriedades de quebra de simetria dos cristais do tempo provavelmente v\u00e3o encontrar novas aplica\u00e7\u00f5es, como em cronometamateriais para computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica, que usa as propriedades inerentes dos \u00e1tomos para armazenar e processar dados.<\/p>\n

A hist\u00f3ria dos cristais do tempo come\u00e7ou com uma bela ideia de um f\u00edsico te\u00f3rico, e agora escreveu seu primeiro cap\u00edtulo com uma evid\u00eancia conclusiva em apenas cinco anos. Longe de estar chegando a um fim, parece que a f\u00edsica est\u00e1 mais vida do que nunca.<\/p>\n

*Rodrigo Ledesma-Aguilar \u00e9 professor s\u00eanior de f\u00edsica, na Universidade Northumbria.\u00a0Este artigo foi originalmente publicado em ingl\u00eas pelo <\/em>The Conversation<\/a>.<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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