Danielle Alio
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Partícula sem massa buscada há 85 anos é criada em laboratório

Férmion de Weyl poderá levar ao desenvolvimento de uma nova geração de eletrônicos mais rápidos e eficientes

Fábio de Castro, O Estado de S. Paulo

16 Julho 2015 | 21h12

Uma fantasmagórica partícula sem massa, cuja existência havia sido prevista teoricamente há mais de 85 anos, foi finalmente produzida em laboratório por um grupo internacional de cientistas. A descoberta não é importante apenas para aprimorar o conhecimento sobre a natureza da matéria: a partícula, chamada férmion de Weyl, poderá ser usada no futuro para o desenvolvimento de uma nova geração de eletrônicos mais rápidos e eficientes, segundo os autores do estudo, publicado nesta quinta-feira, 16, na revista Science.

Os elétrons, os prótons e os nêutrons pertencem à classe de partículas conhecida como férmions - que são os “blocos de construção” da matéria - e todos eles têm massa. Mas, em 1929, o matemático alemão Hermann Weyl teorizou que poderia existir também um férmion sem massa capaz de levar carga elétrica. “Os férmions de Weyl são ‘blocos de construção’ ainda mais básicos. Você pode combinar dois deles para produzir um elétron”, disse o cientista que liderou o estudo, Zahid Hasan, da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos.

O fato de o férmion de Weyl não ter massa, segundo os cientistas, sugere que ele poderia transmitir cargas elétricas no interior de equipamentos eletrônicos com muito mais velocidade que os elétrons. Além disso, enquanto os elétrons se espalham para trás ao colidir com obstáculos, diminuindo a eficiência do fluxo e eletricidade e gerando calor, os férmions de Weyl simplesmente os contornam e passam através deles.

“Os férmions de Weyl poderiam ser usados para resolver os congestionamentos que existem na transmissão de elétrons em circuitos eletrônicos. Eles podem se mover de forma muito mais eficiente e ordenada que os elétrons e poderão levar a um novo tipo de eletrônica”, disse Hasan.

Constatação. Enquanto a descobertas de outras partículas (como o bóson de Higgs) são possíveis só a partir da colisão de partículas em grandes aceleradores, o férmion de Weyl foi detectado no interior de um cristal metálico especial fabricado pelos cientistas. 

Há 85 anos, pesquisadores buscavam um material cujas propriedades permitissem a criação do férmion de Weyl, sem sucesso. A equipe coordenada por Hasan vasculhou uma base de dados que tinha a descrição de um milhão de tipos de cristais e descobriu que um deles, o arsenieto de tântalo, parecia promissor. Quando esse cristal especial foi bombardeado com raios de fótons de alta energia, o formato, direção e tamanho dos raios indicaram modificação no posicionamento dos elétrons que correspondia ao comportamento esperado pelo férmion de Weyl.

Segundo Hasan, a equipe observou que o férmion de Weyl é eficiente para transmitir carga elétrica porque tem a incomum capacidade de se comportar como matéria e antimatéria. Os cientistas também confirmaram que a partícula pode ser usada para criar elétrons sem massa, que se movem muito rapidamente, "driblando" os obstáculos. "É como se eles tivessem seu próprio GPS e desviassem dos obstáculos. Esses elétrons são muito velozes e se comportam como um raio de luz unidirecional - o que pode ser usado para desenvolver a computação quântica", afirmou.

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