Os cientistas do Massachusetts Institute of Technology (MIT) e do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH) criaram uma nova forma de matéria em laboratório. De acordo com os dois relatórios publicados esta semana na revista científica Nature, os físicos criaram um sistema que tem a estrutura regular de um sólido comum, mas sem a viscosidade típica de um superfluido. É o primeiro super-sólido com gás quântico ultrafrio.

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Segundo as leis da termodinâmica, o zero absoluto corresponde à temperatura de 0 Kelvin ou -273, 15ºC. Em teoria, os átomos de um sistema a essa temperatura não apresentam qualquer agitação, alcançado o seu menor grau de entropia ou “ordem máxima”. Mas, de acordo com o Princípio de Inatingibilidade, é impossível que um sistema chegue ao zero absoluto porque é impossível que ele atinja um nível “zero” de entropia. Pode, no entanto, chegar muito perto dessa temperatura, mas a velocidade a que arrefece a esse ponto depende de material para material.

A equipa do MIT conseguiu descobrir este estado da matéria estudando o condensado de Bose-Einstein, uma fase da matéria formada por bosões que se obtém a temperaturas muitíssimo baixas (muito próximas ao zero absoluto) e no vácuo quase absoluto. A equipa manipulou esse condensado através de dois feixes laser que lhe deram uma estrutura cristalina. Mesmo quando o condensado ganhava essa estrutura cristalina, o gás quântico de que era composto mantinha a superfluidez que o caracteriza. Nessa fase da matéria, batizada de “fase de riscas” ou “tiras”, a densidade do supersólido altera-se e propaga-se pelo sistema adentro como as ondas criadas por uma pedra numa lagoa. E como se comporta esse corpo? “Se o seu café fosse superfluido e o mexesse, ele giraria para sempre”, explica o Professor Wolfgang Ketterle, autor do estudo.

A equipa do ETH também descobriu o superfluido através do condensado de Bose-Einstein, mas usou apenas um feixe de laser e um mecanismo com duas divisões onde esse feixe podia criar ressonância. Foi essa ressonância que obrigou os átomos do condensado a reorganizarem-se de modo regular como num sólido, mas sem alterar a superfluidez do gás quântico.

Desde os finais dos anos 60 que os cientistas desconfiam ser possível transformar supersólidos em superfluidos, mas as únicas experiências feitas até agora tinham sido baseadas em átomos de hélio. Embora não haja uma aplicação direta desta nova descoberta no quotidiano, os cientistas acreditam que o estudo de corpos neste estado de matéria pode ajudar-nos a estudar a supercondutividade, isto é, a capacidade que alguns materiais têm de, a temperaturas muito baixas, conduzirem corrente elétrica sem perdas de energia.

“Estes não são sólidos que podem ser agarrados com as mãos. São materiais altamente projetados que não apresentam as suas características sólidas em todas as dimensões, o que os torna ainda mais estranhos”, explicou Wolfgang Ketterle do MIT, sublinhando que este novo estado da matéria combina propriedades de gases, sólidos e líquidos. Agora terá de existir uma verificação independente que aprove as conclusões das duas experiências, de modo a certificar o novo supersólido.