Quasipartículas: fenômeno pode tornar a ciência mais barata
Por Daniele Cavalcante | Editado por Patricia Gnipper | 26 de Outubro de 2023 às 19h30
Um estudo publicado na revista Nature Photonics demonstrou como a física das quasipartículas, complexa e pouco explorada, poderia ser aplicada em diversas tecnologias. Segundo os autores, ela seria útil na fabricação de chips de computador e ciências de outras áreas.
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Quasipartículas não são exatamente um tipo de partículas que poderíamos incluir no Modelo Padrão — por isso mesmo elas não estão listadas ali. Tratam-se, na verdade, de um fenômeno que ocorre quando partículas como elétrons se comportam de modo diferente, apresentando outra massa e viajando em velocidades antes impossíveis.
Por essas características, também são chamadas de partículas fictícias e podem ocorrer de duas maneiras: quando se comportam como férmions (família de partículas como prótons, quarks, elétrons e neutrinos) são chamadas de quasipartículas; quando se comportam como partículas bósons (família do fóton, glúon e bóson de Higgs), se chamam excitações coletivas. Apesar dessas distinções, na prática ambas tratam do mesmo fenômeno.
Um dos exemplos de ocorrência de quasipartículas é quando muitos elétrons livres se movimentam em sincronia em aceleradores de partículas. Nesse estado, o conjunto pode se movimentar de modo que seria proibido para elétrons individuais, segundo as leis da física que regem o universo.
Entre as novas capacidades adquiridas pelo conjunto de elétrons, estão as viagens acima da velocidade da luz, mas sabemos que isso é impossível e também se trata de um comportamento que poderia enganar os desavisados. Na verdade, é uma imitação da radiação liberada pelas partículas que se movem mais rápido que a luz. Vale lembrar que isso acontece em um meio que não o vácuo, pois a velocidade da luz no vácuo é inatingível por partículas além de fótons.
Com simulações computacionais avançadas em supercomputadores, a equipe do novo estudo analisou essas propriedades extraordinárias e encontrou algumas aplicações úteis para as quasipartículas, incluindo a fabricação de chips e estudos sobre vírus, fotossíntese e a química das estrelas.
Segundo os autores, as quasipartículas são úteis porque podem ser produzidas em feixes de plasma em aceleradores de partículas pequenos, em contraste com aqueles como o Grande Colisor de Hádrons (HLC), da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear. Assim, a luz extrema produzida pelas quasipartículas pode ser usada para substituir as luzes dos grandes aceleradores, mas em uma estrutura muito menor.