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Explore o comportamento exótico dos materiais por meio de duas experiências recentes

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Os elétrons em um átomo ou molécula podem nos fornecer muitas informações sobre esse elemento ou material. Por exemplo, os átomos que compõem o sal de cozinha (cloreto de sódio) formam cristais cúbicos devido à maneira como os dois elementos compartilham elétrons.

RELACIONADO: CIENTISTAS RESOLVEM MISTÉRIO DE 80 ANOS SOBRE MATERIAIS FERROELÉTRICOS

Propriedades exóticas de um material

Possivelmente, a propriedade mais procurada de um material é supercondutividade. É aqui que a substância tem resistência elétrica zero quando resfriada abaixo de uma determinada temperatura crítica.

A supercondutividade foi descoberta pela primeira vez no mercúrio pelo físico holandês Heike Kamerlingh Onnes em 1911.

Em geral, a resistência elétrica de um condutor metálico cai à medida que a temperatura é reduzida, mas mesmo perto do zero absoluto (zero Kelvin, menos459,67 graus Fahrenheit,menos273,15 graus Celsius), há alguma resistência. Em um supercondutor, a resistência cai abruptamente para zero quando o material é resfriado abaixo de sua temperatura crítica.

Em teoria, uma corrente elétrica através de um loop de fio supercondutor que é resfriado até sua temperatura crítica pode persistir indefinidamente sem uma fonte de energia.

Dois experimentos, mesmo comportamento

Em 2018, dois grupos de pesquisa independentes examinaram o comportamento dos elétrons em um cristal projetando antiferromagnetos. Estes são materiais onde os momentos magnéticos de seus átomos ou moléculas, geralmente relacionados aos spins de seus elétrons, se alinham em baixas temperaturas em um padrão regular, com spins vizinhos em diferentes sub-redes apontando em direções opostas, de modo que quase não exibe nenhum externo bruto magnetismo.

Os cientistas descobriram que os elétrons coletivamente imitou as flutuações do campo magnético do bóson de Higgs. O bóson de Higgs é uma partícula elementar (no modelo padrão de partículas) que é produzida pela excitação quântica do campo de Higgs. Em um livro de 1993, o ex-diretor do Fermilab Leon Lederman chamou o Higgs teórico de "a partícula de Deus".

O campo e a partícula são nomeados em homenagem ao físico britânico Peter Higgs, que em 1964 propôs o mecanismo para explicar por que algumas partículas têm massa. A existência do bóson de Higgs foi confirmada em 2012 pelas colaborações ATLAS e CMS no Large Hadron Collider do CERN.

No vídeo abaixo, que é o anúncio da descoberta do bóson de Higgs, o professor Higgs pode ser visto enxugando os olhos depois de esperar 48 anos pela confirmação de sua teoria.

Em 10 de dezembro de 2013, Peter Higgs, junto com François Englert, receberam o Prêmio Nobel de Física por suas previsões teóricas do bóson de Higgs.

Para induzir os elétrons a se comportarem como bósons de Higgs, os pesquisadores bombardearam o material com nêutrons. Os campos magnéticos dos elétrons começaram a flutuar de uma forma que se assemelhava matematicamente ao bóson de Higgs.

Um grupo de pesquisa foi liderado por David Alan Tennant e Tao Hong no Laboratório Nacional de Oak Ridge. O outro grupo era liderado por Bernhard Keimer no Instituto Max Planck de Pesquisa do Estado Sólido.

O grupo de Keimer descobriu que o comportamento de seu material era semelhante ao comportamento do bóson de Higgs dentro de um acelerador de partículas, como o Large Hadron Collider. Lá, o bóson de Higgs decai rapidamente em outras partículas, como fótons.

Dentro do antiferroímã de Keimer, os elétrons se comportavam como partículas chamadas bósons de Goldstone. O material criado pelo grupo de Tennant produziu um modo de Higgs que não decai.

Uma Transição de Fase Quântica

O objetivo de ambos os grupos é observar uma transição de fase quântica, onde as propriedades de um material podem mudar dramaticamente. Ao contrário de uma transição de fase padrão, como a mudança da água de um líquido para um sólido, uma transição de fase quântica ocorre quando um parâmetro físico - como campo magnético ou pressão - varia na temperatura zero absoluta.

O grupo de Keimer espera observar uma transição de fase quântica e outras propriedades estranhas da matéria que estão associadas ao modo de Higgs. Em declarações à Quanta Magazine, Tennant disse: "Nossos cérebros não têm uma intuição natural para sistemas quânticos. Explorar a natureza é cheio de surpresas porque está cheio de coisas que nunca imaginamos."


Assista o vídeo: Comportamento à mesa (Julho 2022).


Comentários:

  1. Marlyssa

    Instead of criticising write the variants.

  2. Shakara

    Desculpe, pensei, e apague as mensagens

  3. Gehard

    Feliz Natal parabenizando,

  4. Nevin

    Completamente compartilho sua opinião. Achei bem, concorda com você.

  5. Moogukazahn

    E O SERVIDOR NÃO PREENCHE......

  6. Laurent

    Me descarte disso.

  7. Meztira

    Desculpe por interferir, gostaria de sugerir outra solução



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