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Vidro funde-se próximo ao zero absoluto

Vidro funde-se próximo ao zero absoluto
O aglomerado centarl de esferas mostra o vidro se comportando como um fluido quando atinge uma temperatura baixa o suficiente.[Imagem: Markland/Nature Physics]

Polêmica do vidro

Se você gosta de discussões e polêmicas, esqueça os programas de TV das seis da tarde.

Poucos campos da pesquisa científica têm cientistas tão aguerridos quanto os que tentam entender os vidros - o que alguns lhe dirão ser a "verdade sobre os vidros", será taxado por outros como "mitos populares, sem comprovação científica."

Tudo parece ter piorado depois que o Nobel de Física Philip Anderson publicou um artigo na revista Science, em 1995, afirmando que entender os vidros clássicos era um dos maiores mistérios da física da matéria condensada ainda por resolver.

Ele acrescentou que tal feito seria considerado a descoberta da década. Inúmeros pesquisadores parecem ter visto nesse desafio uma oportunidade para se juntar ao seleto grupo dos nobelistas.

Fusão no frio

Mas nem tudo são intrigas. O fato é que o vidro é difícil de ser estudado, principalmente porque ele é desordenado, não possuindo uma estrutura cristalina definida.

Ou seja, o vidro é um sólido, mas, mesmo depois de endurecer, mantém a desordem molecular de um líquido. Isso não acontece, por exemplo, com a água, que assume um padrão cristalino ordenado ao virar gelo.

Se já não faltassem polêmicas no campo dos vidros, agora, Thomas Markland e seus colegas da Universidade de Colúmbia, nos Estados Unidos, usaram a mecânica quântica para mostrar que o vidro pode fundir-se quando submetido a temperaturas extremamente baixas.

É isto mesmo: pode-se fundir os vidros, não aquecendo-os, mas resfriando-os até uma temperatura baixa o suficiente.

Fenomenologia dos vidros

Como qualquer outro material, o vidro vai se fundir se for aquecido.

No extremo oposto do mundo clássico, contudo, quando se aproxima do zero absoluto, o movimento dos seus átomos diminui e, de acordo com a mecânica quântica, começam a se comportar mais como ondas do que como partículas.

Segundo as simulações de Markland e seus colegas, esse comportamento ondulatório ajuda os átomos a fluir de um lugar para o outro, tunelando uns sobre os outros e eventualmente se comprimindo em espaços que normalmente seriam pequenos demais.

Segundo o artigo, publicado na revista Nature Physics, essa liberdade de movimento efetivamente funde a estrutura do vidro, fazendo com que ele se comporte como um fluido.

"Esta 'reentrância' dinâmica ocorre na ausência de alterações estruturais óbvias e não tem equivalente na fenomenologia dos sistemas clássicos de formação de vidros," dizem os pesquisadores.

Incerteza das partículas

Tudo se encaixa dentro do previsto pela Princípio da Incerteza de Heisenberg, que afirma que é impossível determinar exatamente a posição e a velocidade de uma partícula num determinado momento.

Por enquanto, contudo, são teorias e simulações.

"Nós esperamos que futuros experimentos de laboratório possam provar nossas previsões," disse o Dr. Eran Rabani, um dos autores do artigo.

Bibliografia:

Quantum fluctuations can promote or inhibit glass formation
Thomas E. Markland, Joseph A. Morrone, Bruce J. Berne, Kunimasa Miyazaki, Eran Rabani, David R. Reichman
Nature Physics
Vol.: 7, Pages: 134-137 (2011)
DOI: 10.1038/nphys1865




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