Mesmo quando tudo parece impossível, a ciência encontra uma maneira de tornar real. Confira:
10. Objeto mecânico mais frio
No passado, os cientistas não podiam esfriar um objeto além de uma barreira chamada de “limite quântico”. Agora, podem.
Físicos projetaram um tambor de alumínio vibratório e conseguiram baixar sua temperatura para 360 microKelvin, ou 10.000 vezes mais frio do que as profundidades do espaço. O tambor media apenas 20 micrometros de diâmetro (um cabelo humano possui 40 a 50 micrometros).
O avanço foi tornado possível por uma nova técnica de laser que pode “espremer” a luz, guiando partículas com uma estabilidade mais intensa em uma direção. Isso elimina as flutuações do laser que adicionam calor à equação.
O tambor é o objeto mecânico mais frígido já registrado, mas não a matéria mais fria, que é um condensado de Bose-Einstein. A conquista poderia um dia ajudar a desvendar os comportamentos estranhos do mundo quântico que aparecem quando os materiais se aproximam de seus limites físicos.
9. A luz mais brilhante
O brilho do nosso próprio sol já é digno de nota. Agora imagine que os físicos criaram, em laboratório, o equivalente a luz combinada de um bilhão de sóis. Oficialmente, é a coisa mais brilhante já vista na Terra.
A luz extrema se comportou de maneira inesperada, mudando as aparências dos objetos. Para entender isso, é preciso observar como a visão funciona.
Os fótons precisam se dispersar dos elétrons antes que a visão se torne possível. Em circunstâncias normais, os elétrons colidem um fóton por vez. O poderoso laser utilizado no experimento dispersou um míssil de 1.000 fótons. Como a dispersão é igual à visibilidade, a intensidade em que isso ocorreu mudou a forma como os fótons se comportam e, consequentemente, como um objeto iluminado é percebido.
Esse estranho efeito tornou-se mais óbvio quando a superluz ficou mais forte. Como a energia e a direção normais dos fótons foram alteradas, a luz e as cores foram produzidas de maneiras incomuns.
8. Buraco negro molecular
Uma equipe de físicos criou recentemente algo que se comportou como um buraco negro. Eles direcionaram um laser de raios-X superpoderoso, conhecido pela sigla LCLS, para moléculas de iodometano e de iodobenzeno.
Os pesquisadores esperavam que o raio “capturasse” a maioria dos elétrons do átomo de iodo da molécula, deixando um vácuo (coisa que já havia sido observada com laser menos potentes).
Quando o LCLS atingiu as moléculas, o esperado aconteceu – seguido de algo surpreendente. Em vez de parar no vácuo, o átomo de iodo começou a comer elétrons dos átomos de hidrogênio e carbono vizinhos. Se tornou uma espécie de pequeno buraco negro dentro de uma molécula.
As explosões subsequentes derrubaram os elétrons roubados, mas o vácuo sugou mais. O ciclo se repetiu até que a molécula inteira explodiu. O átomo de iodo foi o único que se comportou dessa maneira. Maior do que o resto, absorveu uma enorme quantidade de energia de raios-X, perdendo seus elétrons originais. A perda o deixou com uma carga positiva suficientemente forte para tirar os elétrons de átomos menores.
7. Hidrogênio metálico
Como um possível supercondutor, o hidrogênio metálico é uma forma altamente buscada desse elemento normalmente gasoso.
A possibilidade de transformar o hidrogênio em um metal foi proposta pela primeira vez em 1935. Os físicos teorizaram que pressão maciça poderia causar a procurada transformação. O problema era que ninguém conseguia produzir esse tipo de pressão extrema.
Em 2017, uma equipe dos EUA ajustou uma técnica antiga e trouxe o material teórico à existência pela primeira vez. Experimentos anteriores já tinham sido realizados dentro de um dispositivo chamado “célula de bigorna de diamante”. Nele, força é gerada usando dois diamantes sintéticos opostos um ao outro. O problema é que eles sempre quebravam no ponto crítico. Os físicos usaram a mesma câmara celular, mas projetaram um novo processo de moldagem e polimento que impedia as temidas fraturas.
O dispositivo foi então capaz de produzir uma pressão surpreendente: mais de 71,7 milhões de libras por polegada quadrada. Nem mesmo o centro da Terra é tão pressurizado!
6. Chip de computador que imita o cérebro humano
A eletrônica tradicional confia em transistores para abrir e fechar caminhos para eletricidade, limitando o que pode ser feito com a tecnologia. Uma notável invenção recente foi um chip de computador que imita o cérebro humano.
Ele “pensa” rapidamente usando raios de luz que interagem uns com os outros, de maneira análoga aos neurônios.
No passado, foram criadas redes neurais mais simples, mas o equipamento resultante era enorme (do comprimento de várias mesas). Qualquer coisa menor era considerada impossível.
Feito de silicone, o novo chip mede alguns milímetros e calcula com 16 “neurônios”. A luz laser entra no chip e, em seguida, divide-se em feixes que sinalizam, cada um, números ou informações variando em brilho.
5. Superssólidos, a forma impossível da matéria
O superssólido é um material estranho com a estrutura cristalina rígida de todos os sólidos, enquanto ao mesmo tempo parece ser um fluido. Até 2016, ninguém achava que eles poderiam ser reais.
E, no entanto, duas equipes científicas independentes produziram tal substância, usando abordagens diferentes para fazer o que muitos pensavam que nenhuma técnica poderia alcançar.
Cientistas suíços criaram um condensado de Bose-Einstein refrigerando rubídio em um vácuo extremo gelado. O condensado foi então movido para um dispositivo de dupla câmara, com cada uma contendo pequenos espelhos opostos. Lasers encorajaram uma transformação e as partículas responderam, organizando-se no padrão cristalino de um sólido, enquanto o material manteve sua fluidez.
Pesquisadores americanos chegaram à mesma matéria híbrida criando o condensado após resfriar átomos de sódio usando vapor e lasers. Em seguida, os lasers foram empregados para mudar a densidade dos átomos até aparecer a estrutura cristalina em sua amostra líquida.
4. Massa negativa
Em 2017, os físicos projetaram uma coisa incompreensível: uma forma de matéria que se move em direção à força que a afasta.
Embora não seja exatamente um boomerang, essa forma da matéria tem o que se chamaria de massa negativa.
A massa positiva é a normalidade com que a maioria das pessoas está acostumada: você empurra algo e o objeto acelera na direção em que foi empurrado. Pela primeira vez, um fluido foi criado que se comporta de maneira diferente. Quando pressionado, ele acelera na direção contrária.
Para chegar a isto, um condensado de Bose-Einstein foi congelado usando átomos de rubídio. O resultado, um superfluido com massa regular, foi atingido com um laser até seus átomos ficarem bem unidos. Então, um segundo conjunto de lasers alterou a maneira como esses átomos giram.
Quando liberado do primeiro laser, um fluido normal teria se espalhado para fora e para longe de seu centro – o empurrão. Mas o superfluido de rubídio alterado, com uma velocidade suficientemente rápida, não fez isso; ele simplesmente parou no seu lugar, em uma exibição de massa negativa.
3. Cristais do tempo
Quando Frank Wilczek, um físico vencedor do Prêmio Nobel, sugeriu cristais de tempo, a ideia parecia louca demais para ser verdade – especialmente a parte em que eles poderiam produzir movimento no estado fundamental, o menor nível de energia da matéria.
O movimento é teoricamente impossível nesse estado porque a energia é necessária onde há nenhuma, ou muito pouca. Wilczek acreditava que o movimento perpétuo poderia ser alcançado bagunçando o alinhamento de um átomo de cristal no estado fundamental. A estrutura atômica desse objeto seria repetida no tempo, produzindo uma mudança constante sem necessidade de energia.
Isso era contra as leis da física, mas, em 2017, cinco anos depois que Wilczek imaginou a questão bizarra, os físicos descobriram como fazer tais objetos a partir de íons de itérbio, ou adicionando impurezas de nitrogênio em diamantes.
Mesmo que cristais do tempo sejam agora aceitos como mais do que apenas uma teoria insana, eles precisam ser periodicamente ajustados para continuarem em movimento. Eles podem não ser os dispositivos perpétuos de Wilczek, mas são diferentes de qualquer coisa que já tínhamos estudado.
2. Espelhos de Bragg
Um espelho de Bragg não pode refletir muita coisa, e possui um tamanho de 1.000 a 2.000 átomos. Mas pode refletir a luz, o que o torna útil em locais onde os mais pequenos espelhos são necessários, como dentro de eletrônicos avançados.
Sua forma não é convencional; os átomos ficam pendurados no vácuo. Em 2011, um grupo alemão criou o mais reflexivo até o momento (80%), usando um grupo de dez milhões de átomos em um padrão de rede. Desde então, equipes dinamarquesas e francesas têm condensado o número de átomos necessário, conseguindo cerca de 10 e 75% de reflexão.
Além de promissores avanços ilimitados na tecnologia, os espelhos de Bragg também podem ser úteis em dispositivos quânticos um dia.
1. Ímãs 2D
Os físicos têm tentado criar um verdadeiro ímã 2D desde a década de 1970. Quando começaram a duvidar que seria possível, em junho de 2017, pesquisadores conseguiram fabricar um a partir de triiodeto de cromo.
A escolha do material foi perfeita por conta de uma série de fatores, incluindo o fato de ser um cristal em camadas dotado de um campo magnético permanente, e de seus elétrons terem uma direção de rotação preferida.
O primeiro ímã 2D real do mundo surgiu a uma temperatura surpreendentemente “quente”: menos 228 graus Celsius. No momento, não funciona à temperatura ambiente, e oxigênio o prejudica. Apesar de sua fragilidade, ele permitirá que os físicos completem experimentos que não eram plausíveis até agora. [Listverse]
