Após 85 anos de procura, cientistas descobrem estranha partícula

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Após 85 anos de pesquisa, os pesquisadores confirmaram a existência de uma partícula sem massa chamada férmion de Weyl pela primeira vez na história. Com a capacidade única de se comportar tanto como matéria quanto anti-matéria no interior de um cristal, essa estranha partícula pode criar elétrons que não têm massa.

A descoberta é enorme, não apenas porque finalmente temos a prova de que  estas partículas indescritíveis existem, mas porque abre o caminho para uma eletrônica muito mais eficiente, e novos tipos de computação quântica.

“Férmions de Weyl podem ser usados para resolver os congestionamentos de tráfego em eletrônica – eles podem se mover de forma muito mais eficiente”, o pesquisador-chefe e físico M. Zahid Hasan, da Universidade de Princeton, nos EUA, disse. “Eles poderiam levar a um novo tipo de eletrônica que chamamos de ‘Weyltronics’”.

Então o que é exatamente um férmion de Weyl? Embora muitas vezes estamos ensinado nas ciências do ensino médio que o universo é feito de átomos, do ponto de vista da física de partículas, tudo é na verdade composto de férmions e bósons. Simplificando, os férmions são os blocos de construção que compõem toda a matéria, tais como elétrons, e os bósons são as coisas que carregam forças, como os fótons.

Os elétrons são a espinha dorsal da eletrônica de hoje, e enquanto eles carregam carga muito bem, eles também têm a tendência de saltar em outro e se dispersar, perdendo energia e produção de calor. Mas em 1929, um físico alemão chamado Hermann Weyl teorizou que um férmion sem massa deve existir, e poderia levar carga com muito mais eficiência do que os elétrons comuns.

E agora a equipe em Princeton mostrou que eles realmente existem. Na verdade, eles mostraram que, em um meio de teste, os elétrons de Weyl podem transportar carga pelo menos 1.000 vezes mais rápido do que os elétrons comuns nos semicondutores, e ainda duas vezes mais rápido dentro do grafeno.

Eles também são muito mais eficientes do que os elétrons, porque o spin da partícula é na mesma direção que seu movimento e ao mesmo tempo. Isto significa que todos os férmions se movem exatamente da mesma maneira e podem percorrer através e em torno de obstáculos que dispersariam elétrons normais.

“É como se eles tivessem o seu próprio GPS e dirigissem sem se dispersar”, disse Hasan em um comunicado de imprensa. “Estes são elétrons muito rápidos que se comportam como feixes de luz unidirecionais e podem ser usados ​​para novos tipos de computação quântica.”

O que é particularmente interessante sobre a descoberta é que os físicos encontraram o férmion de Weyl em um cristal sintético em laboratório, ao contrário da maioria de outras descobertas de partículas, como o bóson de Higgs, que só são observadas na sequência de colisões de partículas. Isto significa que a pesquisa é facilmente reprodutível, e os cientistas serão capazes de começar imediatamente a descobrir como usar o férmion de Weyl na eletrônica.

 “A física do férmion de Weyl é tão estranha que poderia haver muitas coisas que surgem a partir desta partícula que não somos apenas capazes de imaginar agora”, concluiu Hasan. [ScienceAlert]

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