Dois anos após a ideia, os cientistas cristalizam o tempo, abrem um novo espaço

'O trabalho aborda algumas das questões mais fundamentais sobre a natureza da matéria.'

Prof. Shivaji Sondhi

Dois grupos de pesquisadores, baseados na Harvard University e na University of Maryland, relataram na Nature em 9 de março que criaram 'cristais do tempo': algo aparentemente saído da ficção científica, apresentando estruturas nas quais átomos e moléculas estão dispostos no espaço e no tempo .

casa josh donaldson

A base teórica para a existência de cristais de tempo foi estabelecida em 2015 pelo Prof Shivaji Sondhi, físico teórico de Princeton, sua então estudante graduada Vedika Khemani (que também fazia parte da equipe de Harvard que publicou na Nature), e Achilleas Lazarides e Roderich Moessner do Instituto Max Planck em Dresden, Alemanha.

Em uma entrevista por e-mail, o professor Shivaji Sondhi explicou a Anuradha Mascarenhas a importância de construir uma classe de cristais que antes eram considerados impossíveis de criar.

O que são cristais de tempo? Por que é importante que eles tenham sido criados?

Cristais de tempo são sistemas em que o papel do espaço nos cristais comuns é substituído pelo tempo. Em cristais comuns, um grande número de átomos - em princípio um número infinito - mostra periodicidade no espaço; em cristais de tempo, eles mostram periodicidade no tempo. A importância deles reside nesta substituição do espaço pelo tempo - o que é novo, concretizando uma ideia do Nobelista Frank Wilczek. O conceito de cristais de tempo originou-se com Wilczek no Instituto de Tecnologia de Massachusetts em 1975. Em um cristal comum, como o sal de cozinha, os átomos são organizados em um padrão repetido. As interações entre os átomos vizinhos mantêm o cristal rígido e evitam que ele se dissolva em nada ao menor movimento. Então, não deveria haver cristais que quebram a simetria translacional no tempo? Os átomos se movem no tempo, mas em vez de se moverem de maneira fluida ou contínua, eles se movem de forma periódica. Foi uma ideia que levou a debates se tais cristais poderiam existir.

CRISTAIS ORDINÁRIOS vs CRISTAIS DE TEMPO: Os pesquisadores de Princeton forneceram a compreensão teórica que levou à criação dos cristais de tempo relatados na Nature por dois grupos de pesquisadores. Imagem: Emily Edwards, Universidade de Maryland via comunicado à imprensa da Universidade de Princeton.

Como a nova descoberta muda as formas de pensar sobre a matéria?

O trabalho aborda algumas das questões mais fundamentais sobre a natureza da matéria. Normalmente, pensamos na matéria em equilíbrio - como ela se acomoda quando deixada intacta. Os que foram criados envolvem interação constante com o mundo exterior e, ainda assim, descobrimos que eles podem mostrar um comportamento muito distinto que é matematicamente preciso. Isso é novo para um sistema quântico.

Como os cristais foram criados? E depois dessa descoberta?

Nosso trabalho descobriu a física essencial de como funcionam os cristais de tempo. A descoberta se baseia em um conjunto de desenvolvimentos que abordam a questão de como entendemos sistemas complexos dentro e fora do equilíbrio - o que é fundamentalmente importante para como os físicos explicam a natureza do mundo cotidiano. Ambos os experimentos foram desenvolvidos com base em muito trabalho na última década e mais no controle de pequenos sistemas quânticos. Assim, embora pareçam ser fáceis, houve muito trabalho por trás disso. Ambos os artigos têm 26 autores entre eles! Como resultado desses estudos teóricos, dois grupos de experimentadores começaram a tentar construir cristais de tempo em laboratório. A equipe baseada em Harvard usou uma configuração experimental que envolveu a criação de uma rede artificial em um diamante sintético. Uma abordagem diferente na Universidade de Maryland usou uma cadeia de partículas carregadas chamadas íons de itérbio.

Acho que veremos mais novas fases da matéria produzidas por esse tipo de trabalho experimental. Nem todos serão cristais de tempo, mas compartilharão a característica de que não existem se a matéria for deixada em paz. Eles também podem eventualmente ajudar a proteger informações em dispositivos futurísticos conhecidos como computadores quânticos.

(Trechos editados da entrevista)

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