Investigadores da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, descobriram que uma nova fase da matéria, que se pensava ser apenas compreensível utilizando a física quântica, pode ser estudada com métodos clássicos muito mais simples.
Até agora, os cientistas pensavam que as propriedades dos DTC pré-térmicos dependiam da física quântica – as estranhas leis que governam as partículas à escala subatómica. No entanto, descobriram que uma abordagem mais simples, baseada na física clássica, pode ser utilizada para compreender estes misteriosos fenómenos.
Os cristais do tempo foram previstos em 2012, refutados, e confirmados em 2016. Compreendê-los é importante para o controlo de sistemas que podem ser aplicados em simulações de redes quânticas.
Este tipo de cristal quebra a simetria de translação do espaço – porque a sua estrutura não é a mesma em todo o espaço – e também a simetria de translação temporal – porque, quando são periodicamente “sacudidos”, a sua estrutura muda a cada “empurrão”.
Por outras palavras, os cristais normais têm átomos dispostos numa estrutura fixa, com padrões que podem ser repetidos no espaço, mas sem se moverem muito. Por isso, não se repetem no tempo. Ora, nos DTC, os átomos oscilam, girando primeiro numa direção e depois noutra.
Os DTC pré-térmicos são sistemas relativamente simples que não aquecem rapidamente como seria de esperar. Em vez disso, exibem um comportamento cristalizado durante muito tempo: quanto mais rapidamente são “abanados”, mais tempo sobrevivem. No entanto, pensava-se que se baseavam em fenómenos quânticos.
Agora, noticia o EurekAlert, Andrea Pizzi e a sua equipa descobriram que não é preciso abordagens quânticas muito complicadas para compreender os DTC, apesar de serem um pouco “bizarros”.
Esta notícia foi acolhida com entusiasmo no meio científico, uma vez que os investigadores podem agora simular estes fenómenos de uma forma muito mais abrangente, pela física clássica.
Podem, por exemplo, simular este estado da matéria em cenários mais relevantes, como em duas ou três dimensões.
Utilizando uma simulação por computador, os investigadores estudaram spinings interativos sob a ação de um campo magnético periódico utilizando a clássica dinâmica hamiltoniana.
A dinâmica resultante mostrou de forma clara as propriedades dos DTC pré-térmicos: durante muito tempo, a magnetização do sistema oscila com um período maior do que o da tração.
Com este novo método, os cientistas podem “olhar para sistemas maiores”, reagiu Pizzi, que espera que a sua investigação estabeleça a mecânica hamiltoniana (reformulação da mecânica clássica elaborada em 1833) como uma “abordagem adequada para simulações em grande escala de sistemas complexos de muitos corpos e abra novos caminhos no estudo de fenómenos de não-equilíbrio, dos quais os DTC são apenas um exemplo”.
O artigo científico foi publicado na Physical Review Letters e Physical Review B.
