No domínio da física quântica, as partículas fundamentais muitas vezes apresentam comportamentos inesperados e contra-intuitivos quando sujeitas a condições específicas. Uma equipe de pesquisadores do Centro de Física Quântica Computacional (CCQ) do Instituto Flatiron, na cidade de Nova York, descobriu um comportamento surpreendente em certas partículas semelhantes ao dos elétrons em um supercondutor. Estas descobertas, publicadas na revista "Nature Physics", fornecem novos insights sobre a natureza quântica da matéria.

A supercondutividade, fenômeno observado em temperaturas muito baixas, envolve a perda de resistência elétrica em certos materiais, permitindo que a eletricidade flua livremente. Nos supercondutores convencionais, esse comportamento surge devido ao movimento coletivo dos elétrons formando pares conhecidos como pares de Cooper. No entanto, a investigação da equipa CCQ revela um comportamento semelhante num sistema de partículas fundamentais denominado anyons não-abelianos.

Anyons não-abelianos são partículas que obedecem a estatísticas exóticas, distintas das estatísticas familiares de bósons e férmions. Estas partículas não são encontradas na natureza, mas foram propostas como potenciais quasipartículas em certos materiais e como blocos de construção fundamentais em certos modelos teóricos.

Usando poderosas simulações de computador, os pesquisadores investigaram o comportamento de anyons não-Abelianos em uma estrutura de rede bidimensional. Eles descobriram que, sob condições específicas, essas partículas poderiam exibir um estado semelhante ao da supercondutividade. Neste “supercondutor qualquer”, as partículas condensam-se num estado colectivo no qual perdem efectivamente as suas identidades individuais e movem-se em uníssono, tal como os electrões num supercondutor convencional.

Este comportamento notável decorre das propriedades topológicas inerentes de anyons não-abelianos. Ao contrário das partículas convencionais, qualquer um carrega uma carga topológica que não pode ser removida sem alterar a sua identidade. Essa carga topológica leva a interações de longo alcance entre as partículas, resultando no comportamento coletivo observado na simulação.

A descoberta da "supercondutividade anyon" abre novos caminhos para explorar a interação entre as propriedades topológicas e a física quântica de muitos corpos. O estudo também contribui para uma compreensão mais ampla dos estados não convencionais da matéria e pode fornecer insights sobre o comportamento de certos materiais exóticos.

Embora os anyons não-Abelianos ainda não tenham sido observados diretamente em experimentos, as descobertas teóricas da equipe do CCQ motivam uma exploração mais aprofundada dos fenômenos quânticos topológicos e fortalecem o argumento para a busca de materiais que possam hospedar tais partículas.