Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Melbourne conseguiu medir um único spin quântico em um objeto em rotação rápida pela primeira vez. Em seu artigo publicado na revista Cartas de revisão física , o grupo descreve como eles realizaram a difícil façanha e como suas descobertas podem ser aplicadas.

Na física, o spin é definido como o momento angular intrínseco quantizado de uma partícula - não está relacionado ao spin físico da partícula. Mas em trabalhos anteriores, os físicos teorizaram que girar fisicamente uma partícula deve forçar uma mudança em seu estado de spin. Neste novo esforço, os pesquisadores provaram essa teoria realizando um experimento complicado.

Testar se o giro de uma partícula muda seu spin exigiu a superação de dois obstáculos principais:como ter certeza de que quaisquer mudanças no spin foram devido à partícula sendo girada em comparação com outros fatores ambientais, e como medir o spin de uma partícula que está fisicamente girando.

O exercício envolveu primeiro a montagem de uma fatia fina de um tipo especial de diamante com vacâncias de nitrogênio (NVs) em uma base que poderia ser girada a 200, 000 rpm. NVs são instâncias de átomos de nitrogênio dentro da rede de carbono adjacente a um vazio. Em tais casos, um átomo é deixado desemparelhado, o que significa que ele interage com outros átomos ao seu redor - resultando em um spin isolado. Com o diamante de teste, os NVs eram esparsos, tornando possível testar o estado de spin isoladamente.

Para estudar um determinado NV conforme ele foi girado, os pesquisadores aplicaram diferentes tipos de luz - um pulso de luz verde colocou o spin em um estado de energia inferior e, em seguida, um pulso de microondas foi disparado contra a partícula. Ao medir a fluorescência emitida, a equipe conseguiu confirmar que o giro havia mudado devido à rotação do diamante, provando a teoria correta.

Os cientistas estão esperando que a teoria seja comprovada, porque o fenômeno pode levar ao desenvolvimento de dispositivos para detectar rotação em uma escala muito pequena, como em células ou fluidos biológicos.

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