Físicos identificaram uma substância que enganou a comunidade científica durante anos. O material cerium magnesium hexaluminate (CeMgAl₁₁O₁₉) estava classificado como um dos objetos de busca mais importantes da física moderna, mas uma investigação mais rigorosa revelou algo inteiramente diferente e igualmente intrigante.
O que torna essa descoberta relevante é que ela questiona os próprios critérios usados para identificar uma das estruturas mais procuradas da física: os líquidos de spin quântico (QSLs). Durante décadas, cientistas perseguem esses materiais porque acreditam que poderão revolucionar a computação quântica e aprofundar a compreensão do magnetismo.
O falso candidato que mudou tudo
Um time internacional de pesquisadores, liderado por físicos da Universidade Rice, descobriu que o CeMgAl₁₁O₁₉ tinha duas características que pareciam definitivas para um QSL: um espectro contínuo de estados e ausência de ordenamento magnético. “O material tinha sido classificado como um líquido de spin quântico por causa desses dois sinais”, explica o físico Bin Gao, da Rice University.
O problema é que essa classificação estava errada. “Observações mais detalhadas mostraram que as causas por trás dessas características não eram aquelas de um líquido de spin quântico”, acrescenta Gao.
Os pesquisadores usaram uma bateria de técnicas sofisticadas para desvendar a verdade. Dispararam raios-X e nêutrons contra o cristal, resfriaram o material a temperaturas extremamente baixas e aplicaram campos magnéticos. Os resultados foram claros: forças magnéticas em competição dentro da estrutura, aliadas a um arranjo atômico incomum, criavam efeitos que mimetizavam o comportamento de um QSL.
Uma nova forma de matéria foi descoberta no processo
Aqui está a parte inesperada: embora o CeMgAl₁₁O₁₉ não seja um líquido de spin quântico, ele é algo único. “Estávamos estudando esse material porque ele tinha uma coleção de características que nunca tínhamos visto antes”, conta o físico Tong Chen, também da Rice University. “Não era um líquido de spin quântico, mas observávamos comportamentos que associávamos a líquidos de spin quântico.”
O material representa um estado de matéria completamente novo para a ciência. Isso significa que os critérios tradicionais para identificar QSLs não são tão confiáveis quanto se acreditava, forçando os cientistas a repensar como buscam por essas estruturas elásivas na natureza.
Por que isso importa para computadores quânticos
A relevância prática dessa descoberta está diretamente conectada à computação quântica. Os líquidos de spin quântico são teorizados como possíveis soluções para um dos maiores problemas dos computadores quânticos atuais: sua extraordinária fragilidade. Os qubits de hoje são incrivelmente propensos a erros e instabilidades.
Acreditava-se que partículas de QSL poderiam proteger dados quânticos contra essas flutuações, melhorando dramaticamente a estabilidade dos sistemas. Embora os cientistas tenham criado alguns QSLs sintéticos em laboratório, nunca encontraram exemplos definitivos na natureza até agora.
Essa descoberta não apenas identifica um novo estado de matéria, mas também revela que estávamos usando as ferramentas erradas para procurar. A próxima geração de buscas pelos verdadeiros líquidos de spin quântico precisará de critérios muito mais refinados para separar os genuínos das falsificações magnéticas da natureza.
Foto: Tom Van Dyck no Pexels
Matéria original: https://www.sciencealert.com/elusive-quantum-material-turns-out-to-be-something-even-stranger
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