Um quasicristal é um sólido formado com padrões atômicos que não se repetem, mas que são organizados em algum nível. Na prática, são intermediários entre os cristais e os materiais amorfos.
Isso pode parecer muito abstrato para os mais leigos, mas saiba que os quasicristais significam avanços importantes dentro da física quântica. E agora esse ramo da ciência celebra uma nova conquista: a criação de um novo tipo de quasicristal temporal dentro de um diamante.
O novo quasicristal
O pesquisador Guanghui He, ao lado de colegas da Universidade de Washington, foi responsável pela criação do primeiro quasicristal temporal dentro de um diamante. Isso ocorreu depois que eles eletrocutaram o diamante com lasers, o que fez com que o material fixasse padrões no tempo que não se repetem.
Diferentemente dos cristais tradicionais, como o diamante ou o quartzo, que têm estruturas atômicas que se repetem espacialmente de forma previsível, esses cristais do tempo permanecem uniformes no espaço, mas possuem uma oscilação periódica no tempo. Isso os torna cristais de quatro dimensões – as três dimensões físicas mais a dimensão do tempo.
“Esses quasicristais poderiam armazenar memória quântica por longos períodos de tempo, essencialmente como um análogo quântico de RAM. Estamos muito longe desse tipo de tecnologia. Mas criar um quasicristal de tempo é um primeiro passo crucial”, afirmou o físico Chong Zu da Universidade de Washington.
O que são os quasicristais de tempo?
Os quasicristais foram descobertos durante os anos 1980 pelo físico israelense Daniel Shechtman, que em 2011 venceu o Prêmio Nobel de Química por conta desse feito. Ele lutou por anos para convencer os seus colegas de que eles realmente existiam.
Em entrevista ao G1, o físico Carlos Basílio Pinheiro, da Universidade Federal de Minas Gerais, explicou que os cristais são objetos formados por conjuntos de átomos organizados no espaço periodicamente. A menor unidade de cristal que se repete no espaço recebe o nome de célula unitária. Dentro dela, há milhares de átomos.
Os cristais de tempo, propostos pelo físico americano Frank Wilczek (vencedor do Prêmio Nobel de Física em 2004), referem-se a um conceito controverso para descrever um novo estado da matéria. Trata-se de um material em que as partículas se movem por sequências que não são ditadas pelo tempo de qualquer empurrão externo.
Os quasicristais, por outro lado, não possuem células unitárias. Eles também não têm um padrão que se repita nas três dimensões do espaço. Ainda que haja uma fórmula matemática definidora da estrutura dos quasicristais, o “esqueleto” do material é diferente de um cristal, pois não há um conjunto de átomos que seja repetido.
Ou seja, os quasicristais estão em algum lugar entre um cristal, que tem uma estrutura atômica repetitiva e regular, e um material amorfo, como o vidro, em que os átomos estão dispostos aleatoriamente. Não por acaso, já houve até suspeita de que os quasicristais fossem produção de extraterrestres.
A novidade aqui, portanto, é a criação do primeiro quasicristal de tempo, formado por padrões temporais das partículas oscilantes que contêm estrutura, mas não se repetem.
Para fazer isso, os pesquisadores utilizaram lasers de nitrogênio que serviram para soltar um monte de átomos de carbono em um pedaço de diamante de um milímetro de largura. Assim, os elétrons tiveram espaço para se “movimentar” sob a influência quântica de seus vizinhos.
Essa nova descoberta pode ser promissora no sentido de compreender melhor o funcionamento da física quântica, como os próprios cristais de tempo. Os cientistas defendem que pode haver aplicações práticas disso em aspectos ligados à metrologia, revolucionando potencialmente a medição do tempo. É esperar para ver.
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