Dar laços nas estruturas um ao outro reforça o fato de que qualquer pessoa realmente existe
Os físicos capturaram seu primeiro vislumbre claro da teia emaranhada tecida por partículas chamadas anyons.
O efeito observado, conhecido como trança, é a evidência mais marcante da existência de anyons – uma classe de partícula que pode ocorrer apenas em duas dimensões. Quando anyons são trançados, um anyon é enrolado em volta de outro, alterando os estados quânticos dos anyons. Esse efeito de trança foi detectado em uma camada complexa de materiais, relatam pesquisadores em um artigo publicado em 25 de junho no arXiv.org.
“É absolutamente convincente”, diz o físico teórico Frank Wilczek, do MIT, que cunhou o termo “anyon” na década de 1980. Os físicos teóricos há muito pensam que qualquer pessoa existe, mas “vê-la na realidade leva a outro nível”.
As partículas fundamentais encontradas na natureza se enquadram em uma de duas classes: férmions ou bósons. Os elétrons, por exemplo, são férmions, enquanto os fótons, partículas de luz, são bósons. Anyons são de terceira classe, mas não apareceriam como partículas fundamentais em nosso universo 3D. “Não é algo que você vê na vida cotidiana padrão”, diz o físico Michael Manfra, da Universidade Purdue, em West Lafayette, Indiana, co-autor do estudo. Mas qualquer pessoa pode aparecer como perturbação dentro de folhas bidimensionais de material. Tecnicamente, “quasipartículas”, anyons são o resultado de movimentos coletivos de muitos elétrons, que juntos se comportam como uma partícula.
Uma maneira importante de qualquer pessoa diferir dos férmions e dos bósons é na maneira como eles trançam. Se você arrastasse um bóson ou um férmion em torno de outro de sua própria espécie, não haveria registro desse loop. Mas para qualquer pessoa, essa trança altera a função de onda das partículas, a expressão matemática que descreve o estado quântico das partículas. O processo insere um fator adicional, chamado de fase, na função de onda.
No novo estudo, os pesquisadores criaram um dispositivo no qual qualquer pessoa viajava dentro de uma camada 2-D ao longo de um caminho que se dividia em duas. Um caminho percorria outros no centro do dispositivo – como uma criança brincando de pato, pato, ganso com os amigos – enquanto o outro seguia uma rota direta. Os dois caminhos foram reunidos e os pesquisadores mediram a corrente elétrica resultante.
A fase extra adquirida na caminhada ao redor do dispositivo alteraria como os anyons interferem quando os caminhos se reúnem e, assim, afetam a corrente. Assim, os pesquisadores ajustaram a tensão e o campo magnético no dispositivo, o que alterou o número de pessoas no centro do loop – como pato, pato, ganso com um grupo maior ou menor de companheiros de brincadeira. À medida que eram removidos ou adicionados, alterava a fase, produzindo saltos distintos na corrente.
Para ver o efeito, foi necessária uma pilha afinada de materiais em camadas para ocultar outros efeitos que ofuscariam os anyons. “É definitivamente uma das coisas mais complexas e complicadas que foram feitas na física experimental”, diz o físico teórico Chetan Nayak, da Microsoft Quantum, e da Universidade da Califórnia, em Santa Barbara.
Trabalhos anteriores já haviam revelado fortes sinais de anyons. Por exemplo, o físico Gwendal Fève e seus colegas analisaram o que aconteceu quando as quasipartículas colidem umas com as outras. Juntos, os dois estudos fazem “uma prova muito, muito robusta da existência de alguém”, diz Fève, do Laboratório de Física da École Normale Supérieure, em Paris.
Assim como o trabalho de Fève, o novo estudo se concentra em uma subclasse de quase-partículas denominadas ânions abelianos. Embora essas quasipartículas ainda não encontrem uso prático, alguns físicos esperam que anões não abelianos relacionados sejam úteis para construir computadores quânticos mais robustos que as máquinas propensas a erros de hoje.
Publicado em 13/07/2020 06h25
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