O que é o 'excitonium', nova forma de matéria finalmente comprovada após 50 anos de buscas

12 dezembro 2017

BBC 

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O 'excitonium' existe como teoria na literatura especializada há cinco décadas

Na década de 1960, o físico americano Bertrand Halperin teorizou sobre a existência de uma nova forma de matéria, a qual ele batizou de "excitonium". Desde então, diversas equipes de pesquisadores conseguiram encontrar evidências de sua existência, mas nenhuma delas definitiva – até agora.

Cientistas da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos, conseguiram provar que a tal matéria existe. Liderada pelo físico Peter Abbamonte, a equipe desenvolveu um método para demonstrar de cinco formas diferentes que o excitonium é real, segundo seu trabalho publicado na revista científica Science. "Esse resultado é de importância cósmica", disse Abbamonte.
O excitonium é um condensado, portanto, um sólido, formado por partículas chamadas "éxcitons". Essas partículas são compostas por um par improvável: um elétron que se excita, ou seja, se energiza, e passa de uma faixa de energia para outra, e o "buraco" que ele deixa ao se mover.
Esse buraco "se comporta como se fosse uma partícula com carga positiva e atrai o elétron que escapou". A interação entre ambos forma o éxciton, diz o comunicado da Universidade de Illinois.

 

Pesquisadores da Universidade de Illinois, nos EUA, confirmaram de cinco formas diferentes a existência do 'excitonium' | Foto: L. Brian Stauffer/Universidade de Illinois

A dupla "estranha e maravilhosa", nas palavras dos cientistas, compõe a partícula. Se isso parece complicado, é porque de fato é. Segundo os pesquisadores, o excitonium "desafia a razão".

Para que serve?

De acordo com Guilherme Matos Sipahi, do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (USP), a descoberta permitirá explorar melhor a mecânica quântica e as previsões feitas nesse campo de conhecimento. "Isso promove um avanço da ciência e pode levar a novas tecnologias."
O trabalho foi realizado em parceira com pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley e da Universidade de Amsterdã, na Holanda. Levou-se tanto tempo para chegar a esse resultado porque os cientistas não tinham as técnicas necessárias para distinguir o excitonium sem margem de dúvidas, uma tarefa que exigiu seis anos.
Em uma entrevista para a revista Newsweek, Abbamonte contou ter se encontrado com Halperin, cientista da Universidade de Harvard hoje com 76 anos, e ele teria demonstrado muita felicidade ao saber da confirmação empírica de sua teoria.
O excitonium existe na literatura especializada há cinco décadas, mas os cientistas ainda não sabem quais são suas propriedades. Tanto que existem hipóteses opostas: alguns pensam ser um material isolante, enquanto outros imaginam que funcione como um supercondutor ou um superfluido, transportando energia sem dissipação.

 

Teorias das propriedades do 'excitonium' ainda são conflituosas | Foto: Peter Abbamonte/Frederick Seitz

O novo desafio da equipe da Universidade de Illinois será identificar as possíveis funções do excitonium e, assim, apontar futuras aplicações. Em entrevista ao jornal britânico The Independent, Abbamonte comparou esta descoberta com a do Bóson de Higgs, também conhecida como a "partícula de Deus".
"Provar sua existência é crítico para validar as leis da Física como as conhecemos hoje."

Fonte: BBC