O título deste artigo pode parecer esotérico, mas o resultado anunciado esta quarta-feira na revista Nature representa, de facto, a descoberta de uma nova “quasipartícula” física – isto é, de uma associação nunca vista de partículas mais pequenas, geradas dentro de um material sólido e que, em conjunto, possuem um determinado comportamento.

A equipa de Steven Cundiff, do JILA (instituto da Universidade do Colorado e do Instituto norte-americano de Normas e Tecnologia ou NIST), nos EUA, em colaboração com físicos teóricos da Universidade de Marburgo (Alemanha), criou, dentro de um material semicondutor, aquilo a que os autores sugerem que se dê o nome de dropleton. Ainda não há propostas de um nome oficial em português para a nova quasi-partícula, mas permitimo-nos sugerir “gotinhão”…

Os materiais semicondutores, em geral feitos de silício, encontram-se hoje em tudo o que é microelectrónica. Na base do comportamento destes materiais está justamente uma quasi-partícula muito simples: o par electrão-buraco, também chamado “excitão” (o buraco é um sítio no cristal de silício onde poderia haver um electrão mas não há). A nova-quase partícula agora descoberta é igualmente composta por electrões e buracos, mas organizados de uma forma mais complexa e muito diferente dos excitões.

Os seus inventores deram-lhe o nome de dropleton – ou gotinha quântica – por duas razões. Por um lado, porque a nova quasi-partícula tem propriedades que só se manifestam à escala microscópica da física quântica (tais como níveis bem definidos de energia); por outro, porque também possui algumas características de líquidos como a água: pode, por exemplo, ter ondinhas, como explica o NIST em comunicado. Mas é aqui que acaba a analogia com os líquidos habituais, uma vez que estas gotinhas quânticas têm uma extensão muito limitada no espaço e que, para além desses limites, a associação entre electrões e buracos que as caracteriza desaparece.

Já se sabia que podiam formar-se gotinhas de electrões e de buracos nos semicondutores, mas as novas quasi-partículas são diferentes. “As gotinhas que se formam nos semicondutores contêm habitualmente milhares a milhões de electrões e de buracos”, diz Cundiff. “Mas aqui, estamos a falar de gotinhas com apenas uns cinco electrões e uns cinco buracos.”

Para criarem as gotinhas, os cientistas bombardearem um semicondutor de arseneto de gálio com a luz de um laser ultra-rápido, ao ritmo de 100 milhões de impulsos luminosos vermelhos por segundo. Inicialmente, isso produz a formação de excitões, mas à medida que a intensidade dos impulsos aumenta, começam a surgir dropletons. O tempo de vida das gotinhas durante a experiência foi de apenas 25 bilionésimos de segundo – mas mesmo assim, dizem os autores, elas possuem uma estabilidade suficiente para permitirem estudar as interacções da luz com formas especializadas da matéria.

“É óbvio que ninguém vai fabricar um gadget miniatura à base de gotinhas quânticas”, diz Cundiff. “Mas a nossa descoberta vai permitir perceber melhor como os electrões interagem em diversas situações – e nomeadamente, nos dispositivos optoelectrónicos.”

E nós acrescentamos: não é todos os dias que se descobre uma nova (quasi) partícula.

Notícia alterada com base em comentários de leitores.