Cientistas descobrem em novo estado físico da matéria

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/02/2004

[Imagem: NIST]

Condensado fermiônico

Cientistas do Laboratório JILA e da Universidade do Colorado (Estados Unidos) relataram a primeira observação de um novo estado físico da matéria, conhecido como "condensado fermiônico".

O condensado fermiônico é formado por pares de átomos em um gás e era procurado há muito tempo pelos cientistas, que previam a existência desse novo estado da matéria em suas teorias.

Os físicos Deborah Jin, Markus Greiner e Cindy Regal, responsáveis pela descoberta, acreditam que, à medida que as pesquisas avançarem, o condensado fermiônico poderá ajudar a solucionar os mistérios da supercondutividade em alta temperatura, um fenômeno com potencial para revolucionar a geração e transmissão de energia elétrica e toda a indústria eletrônica.

"A força do emparelhamento em nosso condensado fermiônico, ajustado para massa e densidade, corresponderia a um supercondutor a temperatura ambiente," explica a Dr. Jin. "Isso me deixa otimista em que a física fundamental que nós aprendermos por meio do condensado fermiônico irá eventualmente ajudar outros [pesquisadores] a projetar materiais supercondutores mais práticos."

Este achado complementa a descoberta do condensado de Bose-Einstein, que rendeu o Prêmio Nobel de Física de 2001 a Eric Cornell e Carl Wieman. O condensado de Bose-Einstein é uma coleção de milhares de partículas ultrafrias ocupando um único estado quântico, ou seja, todos os átomos se comportam como um único e gigantesco átomo. Os condensados de Bose-Einstein são feitos de bósons, uma classe formada por partículas que são essencialmente gregárias: ao invés de se moverem sozinhas, elas adotam o movimento de suas vizinhas, agindo em conjunto.

Férmions

Ao contrário dos bósons, os férmions - a outra metade da família de partículas e blocos básicos com os quais a matéria é construída - são essencialmente solitários. Por definição, nenhum férmion poderá estar exatamente no mesmo estado quântico que outro férmion. Consequentemente, para um físico, mesmo o termo "condensado fermiônico" é um paradoxo.

Por décadas, os físicos vêm propondo que a supercondutividade (que envolve férmions) e o condensado de Bose-Einstein estão intimamente relacionados. Eles propõem que o condensado de Bose-Einstein e a supercondutividade seriam dois extremos de um mesmo comportamento superfluídico, um estado incomum no qual a matéria não apresenta resistência ao fluxo. O hélio líquido superfluídico, por exemplo, quando colocado no centro de um compartimento aberto irá espontaneamente fluir para os dois lados do compartimento.

A temperatura na qual os metais e ligas se tornam supercondutores depende da intensidade da "interação emparelhada" entre seus elétrons. A temperatura mais alta que se conhece na qual ainda ocorre a supercondutividade é de -135º C.

Na experiência que os cientistas agora fizeram, um gás com 500.000 átomos de potássio foi resfriado até 50 bilionésimos de grau acima do zero absoluto e então submetido a um campo magnético. Esse campo magnético fez com que os férmions se juntassem em pares, de forma semelhante aos pares de elétrons que produzem a supercondutividade, o fenômeno no qual a eletricidade flui sem resistência. A equipe da Dra. Jin detectou o emparelhamento e verificou a formação do condensado fermiônico pela primeira vez no dia 16 de Dezembro do ano passado. Apesar da divulgação pela Internet, o trabalho ainda não foi publicado em um periódico científico revisado por outros cientistas.

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