Num novo estudo, físicos da Universidade da Califórnia, Berkeley, mostraram que a teoria padrão das quasipartículas falha num ponto crítico quântico. Esta descoberta desafia a nossa compreensão atual de como os materiais se comportam a temperaturas muito baixas e pode ter implicações para o desenvolvimento de novas tecnologias quânticas.

Quasipartículas são excitações quase elementares que podem existir em certos materiais a temperaturas muito baixas. São como partículas reais, mas não são feitas de matéria. Em vez disso, eles são compostos de energia e impulso.

A teoria padrão das quasipartículas baseia-se na suposição de que as quasipartículas são independentes umas das outras. No entanto, o novo estudo mostra que esta suposição falha num ponto crítico quântico. Um ponto crítico quântico é um ponto no diagrama de fases de um material onde as propriedades do material mudam drasticamente.

As descobertas do estudo podem ter implicações para o desenvolvimento de novas tecnologias quânticas. Por exemplo, os computadores quânticos usam qubits para armazenar informações. Qubits são feitos de quasipartículas. O novo estudo sugere que o comportamento dos qubits pode ser afetado por pontos críticos quânticos. Isso poderia levar ao desenvolvimento de novos computadores quânticos mais poderosos e eficientes.

As descobertas do estudo foram publicadas na revista Nature Physics.

Plano de fundo

Na mecânica quântica, uma quasipartícula é um objeto semelhante a uma partícula que pode existir em uma teoria quântica de campos. As quasipartículas não são partículas reais, mas podem ser usadas para descrever o comportamento de partículas reais em determinadas situações.

Por exemplo, na teoria da supercondutividade, quasipartículas chamadas fônons são usadas para descrever as vibrações dos átomos em um supercondutor. Estas vibrações são responsáveis ​​pela capacidade do supercondutor de conduzir eletricidade sem resistência.

Outro exemplo de quasipartículas é o buraco do elétron. Um buraco de elétron é uma quasipartícula que representa a ausência de um elétron em um semicondutor. Buracos de elétrons podem se mover através de um semicondutor como elétrons reais e podem ser usados ​​para criar dispositivos eletrônicos como transistores.

As quasipartículas são uma ferramenta poderosa para compreender o comportamento dos materiais no nível quântico. Eles podem ser usados ​​para descrever uma ampla variedade de fenômenos, incluindo supercondutividade, superfluidez e magnetismo.

Pontos críticos quânticos

Um ponto crítico quântico é um ponto no diagrama de fases de um material onde as propriedades do material mudam drasticamente. Num ponto crítico quântico, as interações entre as partículas do material tornam-se tão fortes que o comportamento do material não pode mais ser descrito pelas leis padrão da física.

Os pontos críticos quânticos são interessantes porque podem fornecer informações sobre a natureza fundamental da matéria. Ao estudar os pontos críticos quânticos, os físicos podem aprender mais sobre as forças que mantêm os átomos unidos e as interações entre as partículas.

Os pontos críticos quânticos também são importantes para o desenvolvimento de novas tecnologias. Por exemplo, os computadores quânticos poderiam usar pontos críticos quânticos para realizar certos cálculos muito mais rapidamente do que os computadores clássicos.

O novo estudo

No novo estudo, físicos da Universidade da Califórnia, Berkeley, estudaram o comportamento das quasipartículas em um ponto crítico quântico. Eles descobriram que a teoria padrão das quasipartículas falha em um ponto crítico quântico.

Esta descoberta desafia a nossa compreensão atual de como os materiais se comportam a temperaturas muito baixas e pode ter implicações para o desenvolvimento de novas tecnologias quânticas.

As descobertas do estudo foram publicadas na revista Nature Physics.