Metais e isolantes são o yin e o yang da física, suas respectivas propriedades materiais estritamente ditadas pela mobilidade de seus elétrons: os metais devem conduzir os elétrons livremente, enquanto os isolantes os mantêm no lugar.

Assim, quando os físicos da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, descobriram uma peculiaridade quântica de metais saltando dentro de um formado isolante, eles se perderam para obter uma explicação.

Teremos que esperar outros estudos para saber exatamente o que está acontecendo. Mas uma possibilidade tentadora é que uma partícula anteriormente invisível esteja funcionando, uma que representa um terreno neutro no comportamento dos elétrons. Eles o chamam de “férmion neutro”.

“Isso foi uma surpresa completa,” ele diz o físico Sanfeng Wu, da Universidade de Princeton, nos EUA.

“Nós nos perguntamos:‘ O que está acontecendo cá? “Ainda não entendemos muito muito.”

O fenômeno no núcleo da invenção é oscilação quântica. porquê o termo indica, envolve o movimento para frente e para trás de partículas que se movem livremente sob certas condições experimentais.

Para ser um pouco mais técnico, as oscilações ocorrem quando um material é resfriado a níveis onde os comportamentos quânticos dominam mais facilmente e um campo magnético é aplicado e variado.

rodopiar o campo magnético para cima e para insignificante faz com que partículas carregadas não condicionadas, porquê elétrons, deslizem entre as faixas de vigor chamadas níveis de Landau.

É uma técnica comumente utilizada para estudar a paisagem atômica ocupada por elétrons por meio de um material, especificamente naqueles com propriedades metálicas.

Acredita-se que os isoladores sejam outra caldeira de peixes. Com seus elétrons seguindo ordens rígidas de permanência em lar, as oscilações quânticas não são zero. No mínimo, eles não deveriam ser.

A equipe olhou ditelureto de tungstênio, que é um estranho semimetal que adquire propriedades de um isolante ao ser banhado por um campo magnético e ficou surpreso ao ver que ocorriam oscilações quânticas.

Apesar do choque, eles têm algumas ideias sobre o que pode intercorrer. Embora uma fardo de fluido tornasse este isolador um condutor (o que é um paradoxo), o roupa de ele ter “fluxo” de partículas neutras caberia no isolador quântico e na conta do oscilador, o que faz mais sentido. .

“Nossos resultados experimentais entram em conflito com todas as teorias baseadas em fardo existentes fermions, mas pode ser explicado na presença de férmions de fardo neutra “, juntar empresa Pengjie Wang.

O único problema é que férmions verdadeiramente neutros não deveria viver, de contrato com o padrão padrão of Particle Physics.

Os férmions são partículas semelhantes aos “blocos de Lego” da material, enquanto o outro tipo de partículas fundamentais são bósons – partículas portadoras de fardo.

Uma partícula verdadeiramente neutra é também sua própria antipartícula, e vimos isso nos bósons, mas nunca nos férmions.

Portanto, encontrar um férmion verdadeiramente neutro provavelmente reescreveria nossa compreensão da física, mas não é isso que os pesquisadores pensam, mas eles acham que o que detectaram é bastante quasipartícula neutra, que é um tipo quântico de partícula híbrida.

Para entender o que é uma quasipartícula, imagine a física de partículas porquê um estudo de música.

Partículas fundamentais porquê quarks e elétrons são instrumentos individuais. Eles formam a base de uma ampla variedade de partículas maiores, de bandas de rock de três peças porquê prótons ou sinfonias porquê átomos inteiros.

Bandas que tocam sincronicamente em cenários opostos podem até ser vistas porquê um único evento, uma quase partícula que, para todos os efeitos, está sendo tocada porquê uma só.

A estranheza quântica pode manchar as propriedades dos elétrons, de modo que eles produzem frações de sua fardo nos espaços. Em outras palavras, qualquer elétron quasipartículas carregará alguns pedaços do elétron, porquê a vez dele, mas não sua fardo, efetivamente criando uma versão neutra de si mesmo.

Exatamente o sabor da quasipartícula que funciona cá (se houver) ainda não foi resolvido, mas os pesquisadores a descrevem porquê um território completamente novo não unicamente na experimentação, mas na teoria.

“Se nossas interpretações estiverem corretas, veremos uma forma fundamentalmente novidade de material quântica”, ele diz Wu.

“Agora estamos imaginando um mundo quântico totalmente novo escondido em isoladores. Podemos simplesmente ter falhado em identificá-los nas últimas décadas.”

Férmions neutros desempenham um papel potencial na melhoria da segurança de dispositivos quânticos, portanto, encontrar evidências disso seria mais do que uma curiosidade acadêmica, com aplicações práticas promissoras.

Ainda estamos nos primeiros dias. Mas tantas descobertas científicas surgiram dessas palavras atemporais: “O que está acontecendo cá?”

Esta pesquisa foi publicada em Natureza.

Este item foi reescrito, traduzido de uma publicação em inglês. Clique cá para acessar a material original (em inglês)!