Artigo escrito por Alejandro, Mariano e Francesco apresenta, pela primeira vez, as equações que descrevem o movimento
O professor Alejandro Mendoza do departamento de Física da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) participou de um estudo que estabeleceu métodos para analisar excitações em quasicristais. O artigo intitulado Low energy excitations in bosonic quantum quasicrystals (Excitações de baixa energia em quasicristais quânticos bosônicos, na tradução para o português), foi publicado na Physical Review Letters, um dos jornais exclusivos da área de Física de maior impacto no mundo atualmente. Os pesquisadores apresentam resultados inéditos para descrever a dinâmica de sistemas quasicristalinos, fornecendo caminhos para novos estudos.
Quasicristais, ou quase-cristais, são uma classe de fase da matéria em que as estruturas são ordenadas, mas não periódicas como os cristais. Alejandro faz uma comparação com azulejos para explicar que cristais seriam formados por um único tipo de desenho que se repete e preenche uma parede. “Já um quasicristal é uma estrutura formada, digamos assim, geralmente por mais de um tipo de azulejo, na qual você ainda consegue preencher toda a parede sem gerar buracos, mas ao ser preenchida, você não tem um padrão periódico de vértices na estrutura. Você não tem uma estrutura que se repete periodicamente”, esclarece.
O descobrimento dos quasicristais é atribuído ao físico israelense Dan Shechtman, o que lhe rendeu o Prêmio Nobel de Química em 2011. Até esse momento, a existência dessa estrutura era debatida e até desacreditada por alguns cientistas, mas Alejandro afirma que os quasicristais eram estudados pelos matemáticos muito antes de sua descoberta física. Desde então, têm sido objeto de estudo de pesquisadores em diversas partes do mundo, como ele, Mariano Bonifácio, doutor pelo Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems (MPIPKS), em Dresden, na Alemanha, e Francesco Piazza, líder do grupo de Sistemas fortemente correlacionados de luz e matéria do mesmo instituto e professor na Universidade de Augsburg, na Alemanha.
O artigo escrito por Alejandro, Mariano e Francesco apresenta, pela primeira vez, as equações que descrevem o movimento, ou como os físicos chamam, a dinâmica, de um sistema quasicristalino que sofreu uma perturbação na forma de onda. Os pesquisadores analisaram as oscilações das partículas, que se repelem e se atraem de modo distinto das partículas dos cristais, e “vibram” mesmo quando o sistema não é perturbado. Logo, foi necessário estabelecer uma metodologia que permitisse estudar propriedades de diferentes níveis, como as elásticas e as quânticas, e ainda adaptar conceitos fundamentais da física para o caso específico.
Abrir avenidas
O professor acredita que a utilidade e o sucesso na publicação do estudo são resultados da capacidade de encontrar e prever as propriedades de um sistema de quasicristais a partir das caraterísticas dos entes microscópicos que formam esse sistema. Além disso, o estudo vai adiante. “É um trabalho que tem um duplo interesse, porque por um lado serve para de fato estudar a física de baixas energias desses quasicristais, mas ele já estabelece uma metodologia que descreve também o caso dos super sólidos, que seriam uma espécie de sólido quântico. Há vários tipos de sólidos quânticos, mas os super sólidos são fases da matéria que recentemente tem chamado muita atenção, porque nos últimos cinco anos estão começando a serem produzidos pela primeira vez em laboratórios”, aponta.
Outro aspecto da pesquisa é a sua natureza analítica. Nesse caso, os pesquisadores se propuseram a encontrar em termos matemáticos as equações que descrevem a dinâmica do sistema, em ‘papel e caneta’, em vez de fazer simulações em um computador. A análise dessas propriedades leva em consideração flutuações e desvios do estado de mínima energia, também conhecido como estado básico. Desse modo, é possível detalhar o comportamento do sistema e analisar a sua origem, o que adiciona qualidade e enriquece o estudo.
“Esse trabalho é o primeiro passo para conseguir ir além do estado de mínima energia, em que não está interagindo com ninguém. Uma vez que você sabe disso, se você quer dizer qualquer coisa além, aí você precisa justamente fazer o que a gente fez. Então, o nosso trabalho está abrindo avenidas, digamos assim, para trabalhar nesse sistema”, reconhece Alejandro.
O artigo é o segundo a ser publicado na Physical Review Letters nos últimos 6 meses. O estudo anterior também tem como foco os sistemas quasicristalinos, mas com um objetivo diferente. Para o professor, as duas publicações na revista em curto período de tempo chamam atenção positiva da comunidade científica para o Brasil. Ele espera que o feito estimule estudantes não só do Departamento de Física da UFSC, mas do Brasil e do mundo a conhecerem e se interessarem pela pesquisa feita no país e na universidade. Cita, ainda, o programa de Pós-Graduação em Física, especialmente o Grupo de Pesquisa em Fases Moduladas em Sistemas Clássicos e Quânticos, como alvo de um impacto positivo das publicações.
Além disso, o artigo é um exemplo de inserção do Brasil na comunidade científica internacional, apesar das dificuldades em realizar pesquisa no país. “Mas com certeza é importante saber que estamos na fronteira do conhecimento, porque um pouco disso se trata de não só estarmos entrando nas portas que já foram abertas, mas de vez em quando abrirmos as portas também”, defende.
Fonte: Notícias da UFSC