Demin Liu
Um novo estudo revela que as novas partículas quânticas se formam através do emparelhamento de quasipartículas com cargas fraccionadas.
Uma equipa de cientistas da Universidade Brown, nos Estados Unidos, descobriu uma nova classe de partículas quânticas, que se formam através do emparelhamento de quasipartículas com cargas fraccionadas.
As partículas subatómicas podem existir em dois lugares ao mesmo tempo, passar por barreiras sólidas e até comunicar instantaneamente através de grandes distâncias. Recentemente, uma equipa de cientistas descobriu uma nova classe, chamada excitões fracionários.
“As nossas descobertas apontam para uma classe inteiramente nova de partículas quânticas que não carregam carga geral, mas seguem estatísticas quânticas únicas”, explicou Jia Li, citado pelo EurekAlert.
“A parte mais emocionante é que esta descoberta desbloqueia uma série de novas fases quânticas da matéria, sendo um novo desafio em investigações futuras, ajudando-nos a aprofundar o nosso conhecimento acerca da Física fundamental e abrindo novas possibilidades na computação quântica”, acrescentou.
A descoberta gira em torno de um fenómeno conhecido como efeito Hall quântico fracionário, que se baseia no efeito Hall clássico, segundo o qual um campo magnético é aplicado a um material com uma corrente elétrica para criar uma tensão lateral.
O efeito Hall quântico, que acontece a temperaturas extremamente baixas e campos magnéticos altos, mostra que essa tensão lateral aumenta em saltos claros e separados.
No efeito Hall quântico fracionário, as etapas tornam-se ainda mais peculiares, aumentando em quantidades fracionárias — carregando uma fração da carga de um eletrão.
Durante as suas experiências, os especialistas construíram uma estrutura com duas camadas de grafeno separadas por um cristal isolante de nitreto de boro hexagonal, que permitiu à equipa controlar cuidadosamente o movimento das cargas elétricas e produzir partículas conhecidas como excitões.
Depois, os físicos expuseram o sistema a campos magnéticos milhões de vezes mais fortes do que os da Terra, o que lhes permitiu observar os excitões fracionários — que revelavam comportamentos incomuns.
Apesar de as partículas fundamentais poderem enquadrar-se em duas categorias (bosões e fermiões), os excitões fracionários não se encaixaram perfeitamente em nenhuma delas. Durante a experiência, o seu comportamento mostrou tendências de ambos, podendo caracterizar-se como um híbrido dos dois.
“Este comportamento inesperado sugere que os excitões fracionários podem representar uma classe inteiramente nova de partículas com propriedades quânticas únicas”, sustentou o investigador Naiyuan Zhang, que contribuiu para o desenvolvimento do artigo científico publicado recentemente na Nature.
