Você não precisa estar perfeitamente organizado para pegar uma onda, de acordo com cientistas da Universidade de Chicago.

Usando um conjunto de giroscópios ligados entre si, físicos exploraram o comportamento de um material cuja estrutura é arranjada aleatoriamente, em vez de uma estrutura ordenada. Eles descobriram que podiam desencadear ondulações unilaterais nas bordas, muito parecido com os espectadores em uma arena esportiva - uma "onda topológica, "característica de um estado da matéria particularmente incomum.

Publicado em 15 de janeiro em Física da Natureza , a descoberta oferece novos insights sobre a física do movimento coletivo e pode um dia ter implicações para a eletrônica, óptica ou outras tecnologias.

O time, liderado pela Assoc. Prof. William Irvine, usava giroscópios - os brinquedos parecidos com os de pombo com os quais você brincava quando criança - como um sistema modelo para explorar a física. Como os giroscópios se movem em três dimensões, se você conectá-los com molas e girá-los com motores, você pode observar todos os tipos de coisas sobre as regras que governam como os objetos se movem juntos.

Dois anos atrás, a equipe observou um comportamento estranho em seus giroscópios:em certas frequências, eles podiam desencadear uma onda que viajava pelas bordas do material em apenas uma direção. Isso foi estranho, mas tinha algumas contrapartes em outros ramos da física. É uma característica de comportamento de um estado da matéria recentemente descoberto, denominado isolante topológico.

Mas a seguir, tentando descobrir quais condições eram realmente essenciais, eles modificaram o padrão dos giroscópios. Onde antes os giroscópios estavam perfeitamente alinhados em linhas igualmente espaçadas, como o padrão de rede em um cristal, Irvine e a equipe espalharam os pontos aleatoriamente.

Eles ligaram os giroscópios, e ainda vi as ondas.

Isso é extremamente estranho. Tradicionalmente, a ordem da rede é muito importante nas propriedades físicas. É como se cada vez que você jogasse um punhado de peças do quebra-cabeça na mesa, ainda era uma imagem reconhecível.

"Tudo até agora foi projetado. Achamos que você tinha que construir uma rede específica, e isso determina para onde a onda vai, "disse Irvine." Mas quando perguntamos o que aconteceria se você retirasse a ordem espacial, nenhum plano de cristal, nenhuma estrutura clara ... a resposta é sim. Simplesmente funciona. "

“Um comportamento coletivo com raízes locais também é muito interessante porque é uma maneira muito mais fácil de fabricar um material, "disse o estudante de graduação Noah Mitchell, o primeiro autor no artigo. "Pensava-se que a ordem espacial tinha que ser coordenada globalmente, mas o fato de as propriedades locais serem suficientes pode abrir muitas possibilidades. "

Existem muitos materiais no mundo cotidiano que não têm uma estrutura cristalina, incluindo isopor, copo, espuma, plástico e borracha. A física por trás desses sistemas é menos compreendida do que suas contrapartes cristalinas, mas à medida que a capacidade dos cientistas de projetá-los - incluindo sistemas quânticos e metamateriais - cresce, eles são cada vez mais interessantes. Se esses materiais amorfos pudessem exibir algumas das propriedades dos cristais, pode lançar as bases para novas tecnologias.