Eis o “estado redemoinho”, um novo tipo de matéria que desafia as leis da Física

Uma nova investigação revelou que, no nível mais básico, o comportamento de grupo, como cardumes de peixes, enxames de insetos e bandos de pássaros, forma um novo tipo de matéria ativa, chamado “estado redemoinho”.

As leis da Física, como a segunda lei do movimento de Newton – que afirma que, à medida que uma força aplicada a um objeto aumenta, a sua aceleração aumenta e que, conforme a massa do objeto aumenta, a sua aceleração diminui -, aplicam-se à matéria passiva e inanimada, variando de átomos a planetas.

No entanto, grande parte da matéria no mundo é matéria ativa e move-se sob a sua própria força, segundo Nikolai Brilliantov, matemático do Instituto Skolkovo de Ciência e Tecnologia na Rússia e da Universidade de Leicester, no Reino Unido.

Seres vivos como bactérias, pássaros e humanos podem interagir com as forças sobre elas.

Além disso, também existem exemplos de matéria ativa não viva. Nanopartículas conhecidas como “partículas de Janus” são compostas por dois lados com propriedades químicas diferentes. As interações entre os dois lados criam movimento autopropulsionado.

Querendo explorar a matéria ativa, Brilliantov e os seus colegas usaram um computador para simular partículas que poderiam autopropulsionar-se. Essas partículas não interagiam conscientemente com o meio ambiente, segundo disse Brilliantov, em declarações ao LiveScience.

Em vez disso, eram mais parecidos com bactérias simples ou nanopartículas com fontes internas de energia, mas sem habilidades de processamento de informação.

A primeira surpresa foi que a matéria ativa se comporta de forma muito diferente da matéria passiva. Segundo Brillantov, diferentes estados de matéria passiva podem coexistir. Por exemplo, um copo de água líquida pode evaporar-se gradualmente até ao estado gasoso, deixando para trás a água líquida.

Pelo contrário, a matéria ativa não coexistia em fases diferentes: era tudo sólido, totalmente líquido ou totalmente gasoso.

Além disso, as partículas agruparam-se como grandes conglomerados, ou quase-partículas, que se misturaram num padrão circular em torno de um vazio central, como um redemoinho de sardinhas. Os cientistas apelidaram os conglomerados de partículas de “redemoinhos” e batizaram o novo estado da matéria de “estado redemoinho”. 

Nesse estado, as partículas exibiam um comportamento bizarro, violando, por exemplo, a segunda lei de Newton, que é atualmente ensinada em escolas secundárias em todo o Reino Unido: quando uma força lhes foi aplicada, não aceleraram.

“Estes padrões já foram observados em animais em diferentes estágios de evolução, desde vermes e insetos a peixes, mas sim como estruturas singulares, não como uma fase que faz fronteira com outras fases, assemelhando-se às fases gasosa e líquida da matéria normal”, disse Brillantov, num comunicado divulgado pelo EurekAlert.

Segundo o investigador, as simulações eram básicas e o trabalho experimental com matéria ativa do mundo real é um próximo passo importante. Brilliantov e a sua equipa também planeiam fazer simulações mais complexas com partículas de matéria ativa com capacidade de processamento de informações. Estas partículas assemelhar-se-ão mais a insetos e animais.

Em última análise, o objetivo é criar materiais de automontagem a partir de matéria ativa, o que torna importante entender as fases desse tipo de matéria. “É muito importante que vejamos que a natureza da matéria ativa” é muito mais rica do que a da matéria passiva, concluiu Brilliantov.

“É sempre emocionante considerar o aprofundamento da nossa compreensão sobre novos fenómenos e os seus princípios físicos norteadores. O que sabemos até agora é muito menos do que há para saber. O fenómeno do redemoinho é parte da ponta do icebergue do conhecimento oculto. Isto deixa-nos com a pergunta eterna: o que mais não sabemos?”, interrogou Ivan Tyukin, diretor de investigação em matemáticas aplicadas.

Este estudo foi publicado em outubro na revista científica Scientific Reports.

Maria Campos Maria Campos, ZAP //

PARTILHAR

RESPONDER

FBI diz que grupos radicais dos EUA têm fortes ligações com extrema-direita europeia

O diretor do FBI revela que os radicais norte-americanos são os que têm os laços internacionais mais vastos e que se têm deslocado para se encontrarem com outros ativistas. Os norte-americanos de extrema-direita e com motivações …

Nova espécie de pterossauro revela o polegar opositor mais antigo de sempre

Cientistas descobriram uma nova espécie de pterossauro que viveu durante o período Jurássico e que subia às árvores graças aos seus polegares opositores. Esta característica nunca tinha sido observada nestes animais. De acordo com a rede …

Devido ao sucesso da vacinação, Israel põe fim à obrigatoriedade de uso de máscara no exterior

As autoridades israelitas anunciaram hoje que a partir do próximo domingo acabará a obrigatoriedade de uso de máscara no exterior, medida no quadro do levantamento progressivo das restrições ligadas à pandemia de covid-19. Na primavera de …

A rainha Isabel de Castela ficou conhecida por cheirar mal (mas novos documentos põem fim aos mitos)

A famosa rainha Isabel I de Castela, em Espanha, era conhecida por lavar-se pouco e cheirar mal. Contudo, documentos recém-descobertos mostram que possuía uma quantidade enorme de perfumes de grande valor. Isabel I financiou a viagem …

Instagram testa opção que permite ocultar ou mostrar o número de likes

O Instagram vai começar a testar uma nova opção que dá aos seus utilizadores a possibilidade de esconder os likes recebidos nas publicações. Em 2019, a empresa começou por forçar esta mudança, aplicando-a a alguns utilizadores …

Atlético de Madrid: o que aconteceu a João Félix e companhia?

Equipa de Diego Simeone tinha vantagem confortável sobre os dois maiores rivais e, em pouco tempo, só ganhou metade dos pontos que poderia ter ganhado. Ainda lidera mas tem três adversários muito perto. Em Portugal, no …

EUA impõe novas sanções e expulsam dez diplomatas russos. Moscovo promete resposta “inevitável”

O Governo dos EUA anunciou hoje novas sanções financeiras contra a Rússia e a expulsão de 10 diplomatas russos, em resposta a recentes ataques cibernéticos e à interferência na eleição presidencial de 2020 atribuída a …

Rede 5G pode transmitir energia elétrica e substituir baterias

Os investigadores descobriram uma maneira inovadora de explorar a capacidade das redes 5G, transformando-as numa “rede elétrica sem fios” de modo a alimentar dispositivos de Internet das Coisas (IoT) que precisam de baterias para funcionar. Os …

Itália vai enviar réplica de David de Michelangelo para o Dubai

No final de abril, Itália vai enviar uma réplica em tamanho real do famoso David de Michelangelo, feita com impressoras 3D, para a Exposição Universal do Dubai, que se irá realizar de 1 de outubro …

China pede a membro do Governo japonês que beba água de Fukushima

O Japão garante que a água de Fukushima que vai despejar no Pacífico não representa nenhum perigo para a saúde e pode até ser consumida. Para o provar a China pediu a um oficial japonês …