Há quase 80 anos, um físico italiano propôs que uma partícula pudesse existir como matéria e antimatéria ao mesmo tempo. Chamado de Férmion de Majorana, este misterioso estado de matéria desencadeou uma busca que durou por décadas, até cientistas terem descoberto a primeira evidência real de sua existência recentemente o que deixou todos da área da física entusiasmados.

E agora os físicos na China descobriram que um tipo de quase-partícula indescritível pode comportar-se como um Férmion de Majorana e isso poderia nos ajudar a entender esse fenômeno incrivelmente estranho.

Se você não está familiarizado com o Férmion Majorana, ele foi proposto pela primeira vez pelo físico teórico italiano Ettore Majorana em 1937. Ele previu que um tipo de partícula chamada de férmion poderia atuar como sua própria antipartícula.

No modelo padrão da física, cada partícula possui uma antipartícula. Essas antipartículas são geralmente uma partícula completamente separada, com a mesma massa, mas a carga oposta de seu par.

Mesmo as partículas eletricamente neutras possuem antipartículas, como o nêutron, que é feito de quarks, e o antinêutron, que é feito de antiquarks.

Em casos muito raros, uma partícula sem massa e sem carga pode atuar como sua própria antipartícula, e até agora só identificamos alguns exemplos disso – fótons (partículas de luz), grávitons hipotéticos e WIMPs.

Os Férmions de Majorana, se eles existem, se enquadram nesta categoria final, e se pudéssemos encontrá-los e aproveitá-los, mudaria tudo sobre como gravamos e processamos informações na próxima geração de computadores quânticos.

“A busca por esta partícula é para os físicos de matéria condensada o que a pesquisa de Higgs boson era para físicos de partículas de alta energia”, disse o físico Leonid Rokhinson da Universidade de Purdue em 2012. “É um objeto muito peculiar porque ainda é um férmion e ao mesmo tempo sua própria antipartícula com massa zero e carga zero”.

Ao contrário dos computadores comuns que usam bits de 0 e 1, os computadores quânticos usam bits quânticos que podem existir em um estado de 0, 1 ou uma superposição de ambos.

O problema com a construção de um computador com bits quânticos é que é incrivelmente difícil fazer um registro do estado que anteriormente eles realizaram uma vez que eles foram trocados, e não há necessidade de ter um computador que não consiga reter informações.

Mas os físicos pensam que os Férmions de Majorana podem ser a chave para resolver tudo isso.

“A informação pode ser armazenada não nas partículas individuais, mas em sua configuração relativa, de modo que, se uma partícula for empurrada um pouco por uma força local, não importa”, disse Rokhinson.

“Enquanto esse ruído local não é tão forte chegando a alterar a configuração geral de um grupo de partículas, a informação é mantida. Ele oferece uma maneira inteiramente nova de lidar com informações”.

Uma equipe do Laboratório Nacional Oak Ridge no Tennessee descobriu a primeira prova real da existência de Férmions de Majorana em algo chamado de uma quase-partícula.

Ao contrário de uma partícula regular, que é um objeto físico que compõe um átomo, uma quase-partícula é uma entidade que possui algumas características de uma partícula distinta, mas é composta por um agrupamento de partículas múltiplas. Encontrar uma quase-partícula de Férmion de Majorana é uma coisa, mas o objetivo real é encontrar uma partícula de Férmion de Majorana.

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