Os cientistas observaram um comportamento inesperado nos elétrons, onde eles se comportam temporariamente como se fossem pesados ​​e se movessem a velocidades mais altas do que o normal. Este fenômeno intrigante, denominado “elétrons pesados”, desafia a compreensão convencional de como as partículas subatômicas se comportam e pode levar a novos insights sobre as propriedades fundamentais da matéria.

Em uma série de experimentos conduzidos no Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC do Departamento de Energia, na Califórnia, os pesquisadores direcionaram pulsos intensos de raios X para materiais em nanoescala feitos do composto níquelato de neodímio. À medida que os raios X atingiam o material, eles emitiam elétrons energéticos, que eram então medidos usando um espectrômetro.

O que intrigou os cientistas foram as propriedades desses elétrons emitidos. Eles esperavam observar elétrons que ganharam energia e se moveram mais rápido após absorverem os raios X. Em vez disso, descobriram que os electrões tinham diminuído de velocidade e comportavam-se como se fossem muito mais pesados ​​do que o esperado.

Juncong Zhang, pesquisador de pós-doutorado no SLAC e coautor do estudo, explicou:“Foi como se os elétrons tivessem revestido minúsculas ‘capas’ virtuais, o que os desacelerou e ao mesmo tempo os fez parecer mais massivos”.

O comportamento observado não pode ser explicado pelas teorias da física tradicional, que prevêem que quando as partículas ganham energia, elas se movem mais rapidamente. Em vez disso, sugere a existência de interações ou mecanismos nestes materiais que alteram a forma como os eletrões se comportam quando interagem com fotões de alta energia.

A equipe de pesquisa acredita que o efeito envolve a interação entre os elétrons e as vibrações da rede do material, que levam a um rearranjo temporário da estrutura eletrônica do níquelato de neodímio. Essas interações dinâmicas dão origem ao fenômeno do “elétron pesado”.

Zahid Hussain, cientista sênior do SLAC e coautor do estudo, afirmou:“Nossas observações indicam que os elétrons podem exibir novas propriedades intrigantes quando desequilibrados por estímulos intensos e ultrarrápidos, como um pulso de raios X”.

As descobertas, publicadas na revista Science, são importantes para a compreensão do comportamento dos elétrons em condições extremas e podem lançar luz sobre as interações eletrônicas em materiais complexos. Este conhecimento pode ter implicações em áreas como a supercondutividade e o desenvolvimento de novos materiais com propriedades eletrônicas desejáveis.

Além de seu significado científico, a pesquisa também destaca a capacidade de instalações avançadas de raios X, como a SLAC Linac Coherent Light Source (LCLS), de investigar processos ultrarrápidos em materiais e capturar detalhes sem precedentes de seu comportamento eletrônico.