Através de pesquisa experimental, uma equipe de físicos afiliados a várias instituições na China observou pela primeira vez um material em uma fase supersólida da matéria. Em seu artigo publicado na revista Nature , o grupo descreve os experimentos que conduziram para realizar esse feito e suas implicações. Natureza publicou um Research Briefing na mesma edição do jornal descrevendo o trabalho realizado pela equipe neste esforço.



Um supersólido é um material aparentemente contraditório – é definido como rígido, mas também possui superfluidez, na qual um líquido flui sem atrito. Na década de 1970, o trabalho teórico de Anthony Leggett sugeriu que tal material poderia ser possível. Mas até agora ninguém foi capaz de encontrá-lo na natureza ou sintetizá-lo em laboratório.

Para criar um supersólido, os investigadores envolvidos neste novo estudo começaram com um composto chamado NBCP – que tem o atributo único de átomos dispostos em redes triangulares. Isto significa, descobriu a equipe de pesquisa, que se for colocado dentro de um campo magnético, todos os seus átomos girarão na mesma direção.

Mas quando o íman é removido, todos os átomos tentam orientar-se com um spin oposto ao do seu vizinho - mas como estão dispostos num triângulo, surge a "frustração" devido às orientações possíveis limitadas. Esta observação sugeriu que, sob as condições certas, o NBCP poderia existir como um supersólido.

Para criar as condições certas, os pesquisadores construíram um aparelho para medir o efeito magnetocalórico à medida que o material era exposto a um campo magnético, sem medo de vazamentos de calor. Isso lhes permitiu mapear o estado de entropia, o que por sua vez lhes permitiu detectar os estados de spin dos átomos e suas transições. Eles compararam as descobertas com cálculos teóricos e determinaram que estavam no caminho certo.

Eles então realizaram medições de difração de nêutrons e as compararam com cálculos teóricos, e mais uma vez encontraram concordância. Juntas, essas medições permitiram concluir que haviam observado um material em seu estado supersólido.

Espera-se que a observação abra novas possibilidades para o estudo de fenômenos quânticos e a simulação de novos materiais.

Mais informações: Junsen Xiang et al, Efeito magnetocalórico gigante no candidato supersólido de spin Na2BaCo(PO4)2, Natureza (2024). DOI:10.1038/s41586-023-06885-w
Spin supersolid com efeito magnetocalórico gigante promete um novo caminho para o resfriamento extremo, Natureza (2024). DOI:10.1038/d41586-023-04102-2. www.nature.com/articles/d41586-023-04102-2

Informações do diário: Natureza

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