No mundo dos materiais quânticos, onde as partículas apresentam comportamentos estranhos e imprevisíveis, os investigadores descobriram que uma velha lei ainda é válida. A lei, conhecida como teorema de Lieb-Schultz-Mattis, afirma que certos tipos de sistemas quânticos não podem ter uma lacuna de energia entre o seu estado fundamental e o primeiro estado excitado.

Este teorema é conhecido há mais de 40 anos, mas suas implicações para os materiais quânticos ainda estão sendo exploradas. Em um novo estudo, pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, e da Universidade do Colorado Boulder mostraram que o teorema de Lieb-Schultz-Mattis pode ser usado para compreender as propriedades de uma classe de materiais quânticos conhecidos como materiais Kitaev.

Os materiais Kitaev têm o nome do físico russo Alexei Kitaev, que propôs pela primeira vez a sua existência em 2006. Estes materiais são caracterizados pelo seu forte acoplamento spin-órbita, que é a interação entre os spins dos eletrões e o seu movimento orbital. Esta interação dá origem a uma série de propriedades incomuns, incluindo a capacidade de hospedar férmions de Majorana, que são quasipartículas que se comportam como suas próprias antipartículas.

Em seu estudo, os pesquisadores mostraram que o teorema de Lieb-Schultz-Mattis pode ser usado para explicar a existência de férmions de Majorana em materiais de Kitaev. Eles também mostraram que o teorema pode ser usado para prever as propriedades de outros materiais de Kitaev que ainda não foram descobertos.

Essas descobertas são um passo significativo na compreensão dos materiais quânticos. Eles fornecem uma nova ferramenta para os pesquisadores projetarem e projetarem materiais com propriedades específicas. Isto poderia levar ao desenvolvimento de novas tecnologias, como computadores quânticos e dispositivos spintrônicos.

O estudo foi publicado na revista Physical Review Letters.