Geometria oculta curva elétrons como a gravidade curva a luz

Geometria oculta

Físicos descobriram uma geometria “oculta” em escalas muito pequenas, presente no interior de materiais cujas propriedades são ditadas pelas leis da física que vigoram nas menores escalas, por isso conhecidos como “materiais quânticos”.

O curioso é que essa geometria mexe com a trajetória dos elétrons imitando de modo muito preciso a maneira como a gravidade distorce a luz no espaço, gerando efeitos como as lentes gravitacionais, que nos permitem ver objetos escondidos atrás de outros no espaço.

A verificação experimental desse efeito envolvendo elétrons abre caminho para controlar como os materiais conduzem eletricidade e interagem com a luz, fomentando o desenvolvimento de eletrônicos ultrarrápidos e tecnologias quânticas no futuro.

De modo mais imediato, o fenômeno deverá ampliar nossa compreensão dos materiais quânticos e aumentar a precisão das medições das propriedades ópticas, eletrônicas e de transporte de cargas de um material.

Métrica quântica

Físicos teóricos haviam previsto que, quando um grande número de partículas interage dentro de materiais com características bem definidas, poderia emergir uma espécie de geometria interna. Os cálculos indicaram que essa estrutura teria capacidade para redirecionar o movimento dos elétrons assim como a gravidade curva a luz.

Essa estrutura interna é conhecida como métrica quântica, descrevendo a curvatura do espaço quântico por onde os elétrons se movem e influenciando muitas propriedades microscópicas dos materiais.

“O conceito de métrica quântica remonta a cerca de 20 anos, mas durante muito tempo foi considerado puramente uma construção teórica. Só nos últimos anos os cientistas começaram a explorar seus efeitos tangíveis sobre as propriedades da matéria,” explicou Andrea Caviglia, da Universidade de Genebra, na Suíça.

Característica fundamental

A equipe conseguiu detectar experimentalmente esse efeito curioso analisando a interface entre dois óxidos, o titanato de estrôncio e o aluminato de lantânio – essa interface já é conhecida como uma plataforma promissora para o estudo do comportamento quântico.

“A presença [dessa geometria] pode ser revelada observando como as trajetórias dos elétrons são distorcidas sob a influência combinada da métrica quântica e de intensos campos magnéticos aplicados a sólidos,” contou Giacomo Sala, membro da equipe.

Na verdade, o experimento também revelou que a métrica quântica é uma característica fundamental de muitos materiais, e não uma exceção rara, como se acreditava até agora.

“Estas descobertas abrem novos caminhos para explorar e aproveitar a geometria quântica em uma ampla gama de materiais, com grandes implicações para a eletrônica do futuro operando em frequências de terahertz (um trilhão de hertz), bem como para a supercondutividade e as interações luz-matéria,” concluiu Caviglia.