Os cristais do tempo são formas incomuns de matéria compostas de partículas que “tiquetaqueiam”, o que significa que se movem para frente e para trás em ciclos constantes e repetidos. Os cientistas primeiro previram a sua existência e depois confirmaram-nas há cerca de uma década. Embora o uso prático ainda não tenha sido desenvolvido, esses sistemas são considerados promissores para tecnologias futuras, como a computação quântica e o armazenamento avançado de dados.
Com o tempo, os pesquisadores identificaram diferentes tipos de cristais do tempo, cada um com propriedades únicas que podem ser úteis em diferentes aplicações.
Um novo cristal do tempo levitado pelo som
Físicos da Universidade de Nova York criaram agora uma nova versão do cristal do tempo. Neste sistema, pequenas partículas flutuam sobre uma almofada sonora e interagem trocando ondas sonoras. Durante essas interações, as partículas se comportam de maneiras que parecem violar a terceira lei do movimento de Newton, que afirma que para cada ação há uma reação igual e oposta (ou seja, as forças sempre ocorrem em pares equilibrados). Neste experimento, entretanto, as partículas não seguem esse equilíbrio. Em vez disso, operam de forma não recíproca, o que significa que as suas interações são desiguais e irrefletidas.
Resultados, publicados Carta de revisão físicaAponte novas possibilidades de uso de cristais do tempo em tecnologia e arte. Ao contrário de muitos experimentos anteriores, este sistema é visível a olho nu e funciona em um dispositivo compacto com cerca de trinta centímetros de comprimento que pode ser segurado na mão.
“Os cristais de tempo não só parecem improváveis, mas também muito exóticos e complexos”, disse o professor de física David Greer, diretor do Centro de Pesquisa de Matéria Suave da NYU e autor sênior do artigo. “Nosso sistema é notável porque é incrivelmente simples.”
Biologia e insights sobre ritmos circadianos
A pesquisa, feita com a estudante de graduação da NYU Mia Morrell e a graduada da NYU Lila Elliott, poderia ajudar os cientistas a entender melhor os sistemas de tempo biológico, como os ritmos circadianos. Como esses cristais do tempo, alguns dos processos bioquímicos do corpo envolvem interações recíprocas, incluindo a forma como o corpo decompõe os alimentos.
Como as ondas sonoras mantêm as partículas flutuando
O próprio cristal do tempo é feito de minúsculas contas de isopor, como material de embalagem, que são mantidas no lugar por ondas sonoras. Esta configuração atua como um “levitador acústico”, fazendo com que as contas permaneçam suspensas e no ar.
“As ondas sonoras exercem forças sobre as partículas – tal como as ondas na superfície de um lago podem exercer forças sobre uma folha flutuante”, explica Morell. “Podemos levantar objetos contra a gravidade mergulhando-os em um campo sonoro chamado onda estacionária.”
Quando as contas levitadas interagem, elas o fazem espalhando ondas sonoras entre si.
Força desigual e simetria quebrada
Contas maiores espalham mais som do que as menores. Consequentemente, uma partícula maior tem um efeito mais forte sobre uma partícula menor do que uma partícula maior. Isso cria um desequilíbrio na forma como eles afetam uns aos outros.
“Pense em duas balsas de tamanhos diferentes aproximando-se de um cais”, diz Morrell. “Cada um cria ondas de água que empurram o outro – mas em graus diferentes, dependendo do seu tamanho.”
Como essas interações são transportadas por ondas sonoras, elas não são limitadas pela terceira lei de Newton. Isso permite que as contas comecem a oscilar sozinhas enquanto flutuam no ar, criando um ritmo constante que reflete as forças incomuns em jogo.
A pesquisa foi apoiada por doações da National Science Foundation (DMR-21043837, DMR-2428983).
