A física moderna nos acostumou a noções estranhas e contra-intuitivas da realidade - especialmente a física quântica, que é famosa por deixar objetos físicos em estranhos estados de superposição. Por exemplo, Gato de Schrodinger, que se encontra incapaz de decidir se está vivo ou morto. Às vezes, porém, a mecânica quântica é mais decisiva e até destrutiva.

As simetrias são o Santo Graal para os físicos. Simetria significa que se pode transformar um objeto de uma certa maneira que o deixa invariável. Por exemplo, uma bola redonda pode ser girada por um ângulo arbitrário, mas sempre parece o mesmo. Os físicos dizem que é simétrico sob rotações. Uma vez que a simetria de um sistema físico é identificada, muitas vezes é possível prever sua dinâmica.

Às vezes, no entanto, as leis da mecânica quântica destroem uma simetria que felizmente existiria em um mundo sem a mecânica quântica, isto é, sistemas clássicos. Mesmo para os físicos, isso parece tão estranho que eles chamaram esse fenômeno de "anomalia".

Durante a maior parte de sua história, essas anomalias quânticas foram confinadas ao mundo da física de partículas elementares exploradas em enormes laboratórios de aceleradores, como o Large Hadron Collider no CERN na Suíça. Agora, no entanto, um novo tipo de materiais, os chamados semimetais de Weyl, semelhante ao grafeno 3-D, nos permitem colocar a anomalia quântica de destruição de simetria para funcionar nos fenômenos cotidianos, como a criação de corrente elétrica.

Nesses materiais exóticos, os elétrons se comportam efetivamente da mesma maneira que as partículas elementares estudadas em aceleradores de alta energia. Essas partículas têm a estranha propriedade de não poderem estar em repouso - elas precisam se mover a uma velocidade constante o tempo todo. Eles também têm outra propriedade chamada spin. É como um pequeno ímã preso às partículas e elas vêm em duas espécies. O giro pode apontar na direção do movimento ou na direção oposta.

Quando se fala de partículas destras e canhotas, essa propriedade é chamada de quiralidade. Normalmente, as duas espécies diferentes de partículas, idênticos, exceto por sua quiralidade (lateralidade), viria com simetrias separadas anexadas a eles e seus números seriam conservados separadamente. Contudo, uma anomalia quântica pode destruir sua coexistência pacífica e transformar uma partícula canhota em uma destra ou vice-versa.

Aparecendo em um artigo publicado hoje em Natureza , uma equipe internacional de físicos, cientistas materiais e teóricos das cordas, observaram tal material, um efeito de uma anomalia quântica muito exótica que até então se pensava ser desencadeada apenas pela curvatura do espaço-tempo, conforme descrito pela teoria da relatividade de Einstein. Mas para a surpresa da equipe, eles descobriram que também existe na Terra nas propriedades da física do estado sólido, em que grande parte da indústria de computação se baseia, abrangendo desde pequenos transistores até data centers em nuvem.

"Pela primeira vez, observamos experimentalmente esta anomalia quântica fundamental na Terra, que é extremamente importante para a nossa compreensão do universo, "disse o Dr. Johannes Gooth, um cientista da IBM Research e principal autor do artigo. "Agora podemos construir novos dispositivos de estado sólido com base nesta anomalia que nunca foi considerada antes para contornar potencialmente alguns dos problemas inerentes aos dispositivos eletrônicos clássicos, como transistores. "

Novos cálculos, usando em parte os métodos da teoria das cordas, mostraram que essa anomalia gravitacional também é responsável por produzir uma corrente se o material for aquecido ao mesmo tempo em que um campo magnético é aplicado.

"Esta é uma descoberta incrivelmente empolgante. Podemos concluir claramente que a mesma quebra de simetria pode ser observada em qualquer sistema físico, se ocorreu no início do universo ou está acontecendo hoje, bem aqui na Terra, "disse o Prof. Dr. Karl Landsteiner, teórico de cordas do Instituto de Fisica Teorica UAM / CSIC e coautor do artigo.

Os cientistas da IBM prevêem que esta descoberta abrirá uma onda de novos desenvolvimentos em torno de sensores, interruptores e resfriadores termoelétricos ou dispositivos de coleta de energia, para maior consumo de energia.