Um novo estado da matéria foi encontrado por um grupo de cientistas dos Estados Unidos e da China. Os pesquisadores localizaram o estado escondido em uma escala minúscula, indo bem além dos clássicos sólido, líquido e gasoso.

O estudo da Universidade de Massachusetts Amherst foi publicado na revista Nature na última semana. O novo estado recebeu o nome de líquido bose quiral e, como é de se esperar, alcançar ele é algo muito mais complexo do que os que estamos acostumados.

O líquido base só pode ser visto num local chamado de “sistema quântico frustado”. Basicamente um local diminuto onde as partículas não interagem da mesma maneira que normalmente fariam devido a restrições.

Essas restrições causam o nome de “frustrado”. Neste caso, quem se frusta são os elétrons que, nas palavras dos cientistas jogam uma espécie de “dança das cadeiras” nesse universo projetado.

“Em vez de cada elétron ter uma cadeira para onde ir, agora eles devem se mexer e ter muitas possibilidades de onde se sentar”, disse Tigran Sedrakyan, um dos professores envolvidos no estudo.

Como o estado foi encontrado?

Normalmente, as partículas em qualquer sistema colidem umas com as outras e, ao fazê-lo, causam efeitos previsíveis, como bolas de bilhar batendo umas nas outras e reagindo em um padrão previsível. Em outras palavras, os efeitos e as partículas estão correlacionados. 

Renderização da banda do fosso, que frustra as partículas e leva ao estado bose-líquido quiral. 
Crédito: Tigran Sedrakyan

Mas em um sistema quântico frustrado, existem infinitas possibilidades que decorrem da interação de partículas – talvez a bola de bilhar levite ou diminua em um ângulo impossível – e algumas dessas infinitas possibilidades podem levar a novos estados quânticos.

“Você encontra estados quânticos da matéria bem distantes dessas periferias”, diz Sedrakyan, “e eles são muito mais selvagens do que os três estados clássicos que encontramos em nossa vida cotidiana”.

O sistema frustrado dá novas possibilidades de estado e o “líquido borda quiral” teve resultados surpreendentes. Por exemplo, se você esfria a matéria quântica em um estado quiral até o zero absoluto, os elétrons congelam em um padrão previsível e as partículas neutras de carga emergentes nesse estado giram no sentido horário ou anti-horário. 

Mesmo se você esmagar outra partícula em um desses elétrons, ou introduzir um campo magnético, não poderá alterar sua rotação.

Esse estado específico é muito difícil de ser observado, motivo pelo qual esteve “escondido” durante esse tempo todo.