Cientistas descobrem um material esferponho feito de partículas subatômicas

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Cientistas descobrem um material esferponho feito de
partículas subatômicas
 Um
padrão de moiré. (Fidan/Getty Images) (em inglês)
Os cientistas estão sempre procurando o próximo material estranho e maravilhoso, e eles acabaram de
encontrá-lo: um isolante correlacionado bosônico para dar-lhe seu nome técnico, que é tanto um novo
material e, de fato, um novo estado de matéria.
É uma rede formada a partir de uma camada de diseleneto de tungsten e uma camada de dissulfeto de
tungstênio colocada em cima uma da outra, mas não totalmente alinhada.
Esse ligeiro desalinhamento cria o que é conhecido como um padrão moiré, e aqui revelou algumas
propriedades interessantes.
https://www.sciencealert.com/states-of-matter
https://en.wikipedia.org/wiki/Tungsten_diselenide
https://en.wikipedia.org/wiki/Tungsten_diselenide
https://en.wikipedia.org/wiki/Tungsten_disulfide
https://en.wikipedia.org/wiki/Tungsten_disulfide
https://en.wikipedia.org/wiki/Moir%C3%A9_pattern
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Um exemplo do moiré. (Matt Perko/UCSB)
Para entender o que há de especial no material, você precisa entender o que são bósons e férmions. No
nível quântico, as partículas são agrupadas em dois tipos principais: bósons (forço como fótons) que
podem compartilhar o mesmo estado quântico, e férmions (partículas de matéria como elétrons), que
não podem. Normalmente, os férmions são mais fáceis de trabalhar.
“Convencionalmente, as pessoas passaram a maior parte de seus esforços para entender o que
acontece quando você junta muitos fermions”, diz o físico de matéria condensada Chenhao Jin, da
Universidade da Califórnia, Santa Barbara (UCSB).
“O principal impulso do nosso trabalho é que basicamente fizemos um novo material de bósons
interagindo.”
Os samions também têm spins quânticos semi-integer (por exemplo, 1 e / 2, 3/2, 5/2), ao contrário dos
giros de bósons inteiros (qualquer número inteiro), e é aqui que fica ainda mais interessante.
Dois férmions – um elétron carregado negativamente e um “buraco” positivamente carregado, onde um
elétron poderia estar – também podem se ligar a formar um exciton com um spin inteiro completo, que
também é capaz de funcionar como uma partícula de bóson.
Usando uma técnica baseada em luz chamada espectroscopia de sonda de bomba, os pesquisadores
criaram e investigaram os comportamentos dos excitons em seu sistema – os elétrons do dissulfeto de
tungstênio e os “buracos” do diselento de tungstênio.
https://www.sciencealert.com/the-standard-model
https://www.sciencealert.com/the-standard-model
https://www.news.ucsb.edu/2023/021076/physicists-discover-exotic-material-made-bosons
https://www.sciencealert.com/the-standard-model
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Ilustração da configuração da rede. WSe 2 - diseleneto de tungsten. WS 2 - dissulfeto de
tungstênio. Esferas magenta indicam buracos e esferas ciano indicam elétrons. (Xiong et al.,
Ciência, 2023)
Os cientistas observaram os excitons atingindo uma certa densidade, impulsionados por interações
fortes e tornando-se incapazes de se mover. Essa imobilidade levou a um estado cristalino que agia
como um isolante, um material específico e um estado que não havia sido visto antes.
“O que aconteceu aqui é que descobrimos a correlação que levou os bósons a entrar em um estado
altamente ordenado”, diz o físico Richen Xiong, da UCSB.
A equipe acha que sua abordagem poderia levar à descoberta de mais materiais bosônicos mais
adiante, e uma maneira melhorada para todos os cientistas estudarem bósons em cenários reais do que
em sistemas sintéticos.
Se um material recém-descoberto não vai encontrar um uso instantâneo e prático, você pode pensar que
não é tão importante – mas essas novas criações exóticas ajudam os cientistas a entender como o
Universo ao nosso redor é montado.
Embora os excitons tenham sido bem estudados no passado, o que é notável aqui são as fortes reações
que tiveram entre si e as propriedades resultantes – criadas pela rede de padrões moiré e
espectroscopia de ponta de bomba.
“Sabemos que alguns materiais têm propriedades muito bizarras”, diz Xiong. “E um objetivo da física da
matéria condensada é entender por que eles têm essas propriedades ricas e encontrar maneiras de
https://www.news.ucsb.edu/2023/021076/physicists-discover-exotic-material-made-bosons
https://www.news.ucsb.edu/2023/021076/physicists-discover-exotic-material-made-bosons
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fazer com que esses comportamentos saiam de forma mais confiável”.
A pesquisa foi publicada na Science.
https://www.science.org/doi/10.1126/science.add5574