Os cristais de tempo – e outros estados insólitos da matéria
Por Bruno Garattoni
É um troço que parece violar as leis mais fundamentais da física, lembra um moto-perpétuo mágico ou coisa que o valha, e tem um nome que mais parece saído da ficção científica. Mas existe, é uma peça-chave para o desenvolvimento dos computadores quânticos – e pode abrir caminho para a criação de relógios de altíssima precisão, capazes de funcionar sem energia. Estamos falando de um novo estado da matéria: os cristais de tempo.
Às vezes dá saudade de quando os estados da matéria eram apenas sólido, líquido ou gasoso, né? Conforme os físicos têm explorado com detalhes cada vez mais finos os mais variados modos pelos quais átomos e partículas podem se comportar, essa lista tem crescido.
O quarto estado da matéria, o plasma, nem é tão novo assim: foi descoberto em 1879, pelo físico inglês William Crookes. Você gera plasma aquecendo um gás ou despejando corrente elétrica sobre ele – esse é o princípio adotado nas televisões de plasma, que precederam as LCD.
Nelas, cada pixel é um cubinho microscópico, cheio dos gases xenônio e neon. Quando a televisão queria acender um determinado pixel, jogava eletricidade naquele cubinho – o xenônio e o neon se transformavam em plasma (gás ionizado, ou seja, eletricamente instável), emitindo luz. O Sol também é feito de plasma.
Mas, ao longo dos últimos 20 anos, os físicos conseguiram ir muito além: criaram estados como os supersólidos, os condensados de Bose-Einstein e os pólarons de Rydberg (mais sobre eles daqui a pouco). Agora, vieram os cristais de tempo. Antes que alguém pergunte: não, eles não servem para viajar no tempo. Mas fazem uma coisa quase tão insólita quanto isso.
Para entender os cristais de tempo, o primeiro passo é compreender os cristais comuns. Um diamante, por exemplo: o que exatamente ele é? Um diamante é feito do mesmíssimo material que o grafite dos lápis: átomos de carbono conectados entre si.
A diferença entre eles está na estrutura cristalina, ou seja, na organização dos átomos. Mas ambos são cristais. Eis o ponto: um cristal é qualquer material onde os átomos estão distribuídos de forma ordenada e repetitiva.
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Em 2012, o físico americano Frank Wilczek, vencedor do Prêmio Nobel e professor do MIT, propôs a existência de algo que ele batizou de cristais de tempo. São conjuntos de átomos que se movem de forma repetitiva (daí a comparação com os cristais tradicionais), sem parar, por um período indefinido – e sem usar energia para tanto. Além disso, retornam ao estado inicial.
Parecia o proverbial almoço grátis. Essa ideia de não precisar de energia e voltar à organização original parece violar a primeira e a segunda leis da termodinâmica.
Pense numa mesa de bilhar antes do jogo, com as bolas arrumadinhas. Se você der uma tacada, elas vão se mexer – mas logo vão parar, porque o atrito das bolas com a mesa transformará em calor a energia cinética que você colocou nelas.
Dentro do Sycamore, um chip quântico criado pelo Google, existe algo que desafia a lógica: cristais que se movimentam sozinhos, sem consumir energia. Como é possível? Entenda essa e outras estruturas que parecem estar além da imaginação – mas fazem parte da realidade.
