
Um semicondutor feito de arsenieto de índio e gálio acaba de estabelecer um recorde de duração para um material aparentemente impossível que se repete ao longo do tempo.
Com duração de pelo menos 40 minutos, o período de oscilações sustentado por um experimento liderado por pesquisadores da Universidade TU Dortmund, na Alemanha, superou todos os outros da categoria, estabelecendo um novo padrão em um campo onde os pesquisadores têm lutado para levar o fenômeno além de alguns milissegundos.
O ‘tique-taque’ desse pequeno relógio assumiu a forma de interações entre elétrons em órbita de um spin particular e o estado de seus núcleos atômicos. Em um jogo de passe-a-parcela-polarizadora, as oscilações nos estados se repetem de uma forma que corresponde aos critérios para o que é conhecido como um cristal de tempo contínuo .
Hipotetizado há mais de uma década pelo renomado físico Frank Wilczek como uma peculiaridade teoricamente possível da natureza, o cristal do tempo é para o tempo o que diamantes, safiras e quartzos são para o espaço – unidades repetitivas de matéria.
Enquanto um diamante é um padrão de átomos de carbono em três dimensões espaciais, um cristal de tempo é algum tipo de mudança na estrutura que se repete ao longo do tempo.
À primeira vista, oscilações de matéria presas em algum tipo de eterno Dia da Marmota parecem um pouco suspeitas. Qualquer um pode fazer uma criança pular para frente e para trás em um balanço com uma série constante de empurrões, mas eventualmente até mesmo o pai mais desesperado vai parar ofegante.
Sem se deixar abalar, os físicos têm procurado sinais de oscilações e oscilações em materiais que não podem ser explicados pela física convencional, e desde então se depararam com múltiplos exemplos de atividade de tempo-cristal-eque em uma variedade de contextos . Estes tipicamente assumem a forma de algum tipo de batida estranha em um ritmo linear, um que é fornecido pelo sistema em vez de um empurrão direcionado de fora.
No entanto, esses chamados cristais de tempo discretos ainda exigem algum tipo de tempo externo para definir um ritmo de fundo. Pare a música e a diversão de bater os pés do cristal para junto com ela.
Um cristal de tempo contínuo se assemelha um pouco mais à visão de Wilczek. Embora a energia ainda seja necessária para completar o que é perdido do sistema, sua fonte não está vinculada a nenhuma regra do tempo em si, agindo como uma brisa que faz um sino de vento balançar com alguns tilintares inesperados.
O sino de vento molecular neste experimento era um material projetado para esse propósito, mal capaz de conduzir uma corrente. A relação entre os elétrons frouxamente mantidos e os spins dos núcleos dentro de sua rede de átomos permite que ocorra o surgimento de um padrão lento de vai e vem, um que ocorre de uma forma que só pode ser descrita como não linear.
Para soprar o spin nuclear de volta ao estado necessário de polarização, uma fonte de luz é usada, efetivamente mantendo o cristal de tempo enrolado. Por meio de pequenos ajustes nas condições, como mudar um campo magnético ao redor ou mudar a temperatura, as oscilações entre o elétron e o núcleo podem mudar drasticamente de apenas alguns segundos para quase um minuto.
Sem sinais de decaimento na oscilação ao longo de períodos de medição de 40 minutos, os pesquisadores concluíram que era possível que o fenômeno tivesse persistido por horas, se não mais.
Anteriormente, o comportamento contínuo do cristal de tempo foi observado com duração de alguns milissegundos na névoa quântica de gases super-resfriados conhecidos como condensados de Bose-Einstein .
Como a primeira versão em estado sólido, esta última aventura na loucura temporal dos cristais de tempo abre caminho para novos tipos de hardware que fornecem medidas de frequência precisas.
Esta pesquisa foi publicada em Nature Physics.