Cristais do Tempo

Primeiramente previsto em 2012, os “cristais do tempo”, uma nova e estranha forma de matéria foi teorizada, refutada, e finalmente desenvolvida em apenas cinco anos. Em 2012 o físico americano Frank Wilczek apresentou um conceito controverso para descrever um novo estado da matéria, desafiando as leis da física. Em 2022 os impressionantes e também pouco compreendidos cristais do tempo estão prontos para sair dos laboratórios.

Antes de tudo vamos entender um pouco sobre um cristal qualquer. Na Física um cristal é definido como um objeto onde os átomos estão dispostos de forma a criar um padrão repetitivo. Em um cristal as moléculas são agrupadas formando redes e estruturas que criam uma sequência, diferente, por exemplo, de um líquido, onde as moléculas são vi distribuídas simetricamente.

Observamos em um cristal de sal que suas partículas criam padrões repetidos

Já sabemos então que um cristal é feito de padrões que se repetem no espaço. Mas e se for possível criar um cristal cujos padrões não se repetem a cada certa distância, mas sim a cada certo tempo?

Sabemos que um líquido é simétrico; portanto, suas propriedades são as mesmas em qualquer ponto. Entretanto, se, por alguma razão, essa simetria for rompida, o líquido deixa de ser líquido e passa a ser um cristal por exemplo. Vamos pensar na água que, quando suas partículas congelam, transformam-se em cristais rompendo a simetria, criando, assim, um padrão repetitivo em sua estrutura.

A quebra de simetria é um dos conceitos mais complexos da Física, então, por volta de 2012, Wilczek propôs saber se da mesma forma que um cristal quebrava a simetria no espaço, seria possível um cristal quebrar o equivalente da simetria no tempo.

Para um cristal do tempo, o padrão seria uma mudança constante para frente e para trás em uma de suas propriedades físicas, como uma batida de coração que se repete para sempre, algo como uma máquina de “movimento perpétuo” (considerando o tempo infinito…).

Uma máquina de movimento perpétuo pode funcionar indefinidamente sem uma fonte de energia, mas elas também não são possíveis segundo as leis da Física e Wilczek reconheceu essa parte da teoria. Porém, em 2015 um outro grupo de físicos teóricos mostrou, incredulamente, que um cristal de movimento perpétuo, poderia, em princípio, ser possível. Em 2016, uma nova pesquisa mostrou que cristais do tempo poderiam existir na teoria, mas apenas se houvesse uma força motriz externa. Ainda em 2016 a ideia foi apresentada em um artigo para o repositório online arXiv. foi publicado também no Physical Review Letters. Foi estudado como uma propriedade especial das partículas, conhecida como spin quântico, que poderia ser repetidamente invertida por uma força externa em intervalos regulares. Se isso fosse feito para um conjunto de partículas produziria suas próprias oscilações nos spins.

Foi em questão de meses que dois grupos diferentes aceitaram criar os cristais do tempo em laboratório. Até agora, todos os experimentos que propuseram que os cristais do tempo de fato existem, funcionarão em condições muito rígidas de laboratório: com temperaturas extremamente baixas, próximas ao zero absoluto e com várias outras condições rigorosas para minimizar influências externas indesejadas, o chamado ruído.

Os trabalhos nessa área sofreram um upgrade, graças às pesquisas de Hossein Taheri e colegas da Universidade da Califórnia em Riverside. Hossein criou um cristal do tempo fotônico em um sistema que independe da necessidade de ficar isolado do ambiente. Essa seria a grande conquista que aproxima os cristais do tempo para aplicações revolucionárias no mundo real. O futuro aguarda!

Referências:

Redação do Site Inovação Tecnológica; “Cristais do tempo deixam os laboratórios” março de 2022; disponível em: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=cristais-tempo-deixam-laboratorios&id=010110220302#.YiERN2TQ-Ec

SERRANO, Carlos; “O que são 'cristais de tempo', o estranho estado da matéria que pode revolucionar a tecnologia” dezembro de 2020; disponível em: https://www.bbc.com/portuguese/geral-55347665.amp

LEDESMA-AGUILAR, Rodrigo; “Cristais do tempo: como os cientistas criaram um novo estado da matéria” fevereiro de 2017; disponível em: https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/noticia/2017/02/cristais-do-tempo-como-os-cientistas-criaram-um-novo-estado-de-materia.htmlt