O mistério que intrigou os físicos por mais de cem anos
Você já sentiu aquela resistência quando gira uma roda de bicicleta em alta velocidade? Isso é momento angular — uma das grandezas fundamentais do universo. Em 1915, Einstein e de Haas mostraram que magnetismo e rotação estão ligados. O problema é que ninguém jamais viu esse movimento acontecer de verdade dentro de um material sólido.
Até agora.
Lasers potentes que fazem átomos vibrarem
Cientistas da Alemanha e da Holanda usaram pulsos de laser terahertz para entrar dentro de um cristal e observar o momento angular em ação. Primeiro aplicaram um pulso para fazer os átomos girarem em círculo. Depois vieram com um segundo pulso para ver como essa rotação se espalhava pelos átomos vizinhos.
Era como dar um empurrão e acompanhar o efeito em tempo real.
A inversão inesperada
O que aconteceu foi estranho. Quando o momento angular passou de uma vibração para outra, ele mudou de sentido. O giro que era horário virou anti-horário.
Isso não deveria acontecer. Mas o cristal tem uma simetria especial. Nessa estrutura, girar no sentido horário ou anti-horário é matematicamente igual. Quando o momento angular salta entre esses dois estados, parece que ele inverteu de direção.
O efeito 1 + 1 = −1
No seleneto de bismuto, duas unidades de momento angular se juntaram e criaram uma rotação única, só que no sentido contrário e duas vezes mais rápida. Os físicos chamam isso de processo Umklapp. Já conheciam o fenômeno em outras situações, mas nunca tinham visto ele acontecer com momento angular na rede cristalina.
Por que isso importa
A descoberta pode ajudar a criar materiais quânticos mais eficientes e controlar processos em velocidades altíssimas. No futuro, isso pode influenciar computadores quânticos e dispositivos de memória.
Mas o mais bonito talvez seja outra coisa. Como disse uma das pesquisadoras, Olga Minakova: “É extraordinariamente elegante como as leis da física são ditadas pelas simetrias da natureza.”
O essencial
Depois de mais de cem anos, os cientistas finalmente viram o momento angular se movendo dentro de um material. E ele se comportou exatamente como a teoria previa — com um detalhe inesperado que tornou tudo ainda mais interessante.