Descoberta uma nova quasipartícula, o Leviton

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/11/2013

Esquema do dispositivo usado para criar e detectar os levitons. As quasipartículas aparecem como picos criados na superfície do metal, sendo detectadas pelos eletrodos no ponto central.
[Imagem: IRAMIS/CEA]

Leviton

Físicos da França e da Suíça identificaram pela primeira vez um novo tipo de quasipartícula.

O leviton é formado quando se injeta energia em um elétron individual, que então se destaca do mar de partículas onde ele existe normalmente, e passa a navegar sozinho.

Em condições normais, tão logo se excita um elétron na superfície de um metal, a "manada" inteira sai correndo, gerando uma corrente elétrica, e não uma quasipartícula individual.

A melhor analogia para o leviton é uma onda do mar que se destacasse na superfície do mar e prosseguisse por conta própria, independentemente das demais ondas.

O nome leviton foi dado em homenagem ao físico Leonid Levitov, que previu a possibilidade da criação da quasipartícula em 1996, e segue a nomenclatura usada para os solitons.

A criação do leviton significa que é possível usar elétrons individuais para transportar e processar informações quânticas, de forma similar à que se emprega fótons para transmitir informações em circuitos ópticos - a informação não seria transportada por ondas de luz, mas, por assim dizer, por ondas de matéria.

Onda eletrônica individual

Os elétrons normalmente existem naquilo que os físicos descrevem como um "mar de Fermi" de partículas.

Quando eles são excitados - ou seja, recebem energia - eles saltam desse mar de Fermi, deixando para trás as lacunas, quasipartículas representantes de uma carga positiva, criadas na saída dos elétrons energizados.

O que Levitov descobriu, e agora foi confirmado experimentalmente, é que é possível excitar um único elétron, que sai sem criar lacunas - não gerando, assim, uma corrente elétrica.

Ao ser gerada, essa onda independente propaga-se pelo material obedecendo às leis da mecânica quântica, caracterizando uma quasipartícula - o leviton.

Os levitons têm a mesma massa efetiva que os elétrons, e interagem da mesma forma com os campos eletromagnéticos.

O experimento essencialmente cria uma fonte de elétrons individuais, equivalente aos geradores de fótons individuais usados em experimentos de comunicações e computação quântica.

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