p As características peculiares demonstradas pelos pontos críticos quânticos no zero absoluto continuam sendo um dos grandes mistérios não resolvidos da ciência. p Normalmente, precisa haver uma mudança na temperatura para ver uma transição de fase:um líquido fica frio, congela; um metal aquece, ele perde suas propriedades magnéticas. Mas existem algumas transições de fase em que a temperatura não pode mudar, porque eles ocorrem exatamente no zero absoluto. Os pontos críticos quânticos onde essas transições ocorrem têm sido objeto de intensa pesquisa por muitos anos, no entanto, eles ainda são extremamente intrigantes para os físicos quânticos.

p Até agora, por exemplo, não houve nenhum modelo teórico abrangente para a supercondutividade de alta temperatura que se suspeita estar intimamente relacionada aos pontos críticos quânticos - embora tal modelo possa gerar muitas aplicações técnicas úteis. Thomas Schäfer, Karsten Held e Alessandro Toschi, do Instituto de Física do Estado Sólido da TU Wien, estão trabalhando para uma melhor compreensão desses fenômenos, publicando suas novas idéias neste campo na revista Cartas de revisão física .

p Flutuações:se pode tremer, vai tremer

p "As flutuações térmicas geralmente são responsáveis ​​pelas transições de fase, "explica Thomas Schäfer." Partículas individuais começam a tremer ou girar, por exemplo, completamente ao acaso. Quanto mais alta a temperatura, quanto mais pronunciadas essas flutuações se tornam, o que pode levar a uma transição de fase - fazendo com que um sólido derreta, por exemplo."

p Conforme você reduz a temperatura, as partículas se movem cada vez menos, até chegarem ao zero absoluto, em que ponto eles não devem mais se mover. Então, pode-se supor que a calma total terá sido restaurada no zero absoluto, já que nada pode mudar mais ... mas não é tão simples assim.

p "A física quântica afirma que é impossível para uma partícula estar totalmente em repouso em um local específico, "diz Alessandro Toschi." O princípio da incerteza de Heisenberg nos diz que a posição e o momento não podem ser determinados com precisão total. Portanto, a posição e o momento de uma partícula ainda podem mudar no zero absoluto, mesmo se as flutuações térmicas clássicas não estiverem mais presentes. Essas mudanças são conhecidas como flutuações quânticas. "

p Então, quando está muito frio para movimentos clássicos de agitação, a física quântica garante que coisas fisicamente interessantes ainda possam acontecer. E é exatamente por isso que as transições de fase no zero absoluto são tão infinitamente fascinantes.

p Momentum e energia

p "O que é crucial para o comportamento das partículas é como seu momento se relaciona com a energia, "diz Thomas Schäfer. Para uma bola lançada pelo ar, a correlação é simples:quanto maior o momento, quanto maior a energia cinética. A energia aumenta conforme o quadrado do momento. Mas para partículas em um sólido, essa relação é muito mais complicada, e pode ser muito diferente, dependendo da direção em que a partícula está se movendo. Portanto, esta conexão é modelada usando 'superfícies de Fermi', que são capazes de assumir formas tridimensionais complexas.

p "Até agora, pensava-se que a forma dessas superfícies de Fermi não era significativa em termos de transições de fase quântica, "diz Karsten Held." Fomos capazes de mostrar que não é o caso. Somente se você levar a forma em consideração, você pode calcular com precisão certos efeitos físicos - por exemplo, a maneira pela qual as propriedades magnéticas de um material irão mudar conforme ele se aproxima do zero absoluto. "

p Agora, os pesquisadores esperam usar essa nova ferramenta para descrever melhor os materiais quânticos críticos - e talvez lançar luz sobre alguns dos grandes mistérios que a ciência dos materiais tem trabalhado arduamente para resolver por tantos anos.