Uma forma estranha de matéria que oscila para sempre sem nunca precisar de bateria foi conectada a um dispositivo real pela primeira vez. Cientistas na Finlândia pegaram um cristal do tempo, um sistema quântico que repete seu movimento infinitamente como um relógio que nunca para, e o ligaram a um minúsculo oscilador mecânico. Eles provaram que podiam controlar o comportamento do cristal, um passo que move esse material bizarro da teoria pura para ferramentas práticas.
Como capturar um cristal que nunca para de se mover
Os cristais do tempo foram propostos pela primeira vez em 2012 pelo ganhador do Nobel Frank Wilczek. Ele imaginou que certos sistemas quânticos poderiam se organizar em padrões repetitivos não no espaço, como os átomos de um diamante, mas no tempo. Esses sistemas continuariam oscilando em seu estado de energia mais baixo, sem nenhuma energia externa alimentando-os. Cientistas confirmaram que cristais do tempo existiam em 2016. Mas ninguém jamais havia conectado um a qualquer outra coisa. O problema era que qualquer interferência externa, como medi-lo, quebraria o movimento perpétuo.
Pesquisadores do Departamento de Física Aplicada da Universidade Aalto resolveram isso. Liderados pelo Pesquisador da Academia Jere Mäkinen, a equipe construiu um cristal do tempo dentro de um superfluido de Hélio-3 resfriado a quase zero absoluto. Eles usaram ondas de rádio para injetar magnons, quasipartículas que agem como partículas individuais, no superfluido. Quando desligaram as ondas de rádio, os magnons se organizaram em um cristal do tempo. Ele continuou oscilando por até 108 ciclos, vários minutos, antes de desaparecer abaixo dos níveis mensuráveis.
Um oscilador mecânico se torna o parceiro do cristal
À medida que o cristal do tempo enfraquecia gradualmente, ele interagia com um oscilador mecânico próximo. A natureza dessa interação dependia da frequência e amplitude do oscilador. A equipe de Mäkinen mostrou que mudanças na frequência do cristal do tempo correspondiam a fenômenos optomecânicos conhecidos, a mesma física usada para detectar ondas gravitacionais no Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser nos Estados Unidos. Isso significava que o cristal do tempo podia ser ajustado. Ao ajustar o oscilador, os pesquisadores podiam alterar as propriedades do cristal.
A equipe publicou suas descobertas na Nature Communications. Eles acreditam que a configuração pode ser otimizada reduzindo a perda de energia e aumentando a frequência do oscilador, empurrando o sistema em direção ao limite quântico. Para pesquisadores locais na Finlândia, este trabalho importa porque transforma uma curiosidade teórica em algo que engenheiros podem começar a imaginar usando. O cristal do tempo não é mais apenas uma estranheza de laboratório. É um componente que pode ser ligado, controlado e potencialmente aplicado.
