Cristais de tempo: o novo estado de matéria que chocou a ciência

Em 2012, um estranho estado da matéria que desafiava todas as leis da física foi descoberto pelo físico norte-americano Frank Wilczek. Vencedor do Prêmio Nobel de Física em 2004, o cientista baseou sua pesquisa de "cristais de tempo", que seriam capazes de medir o tempo e distâncias entre objetos com precisões absurdas.

O conceito, que parecia ser considerado impossível por boa parte da comunidade científica, passou a ser mais aceito recentemente com a criação de diversos estudos sobre esses cristais. Entre eles, um novo estudo feito pela Universidade de Granada, na Espanha, mostrou que a produção desse estranho material talvez seja uma possibilidade próxima.

Entendendo os cristais de tempo

(Fonte: Pixabay/Reprodução)

Como a temática ainda é muito nova, pouco se sabe como os cristais de tempo poderiam revolucionar setores da ciência, como a tecnologia quântica, as telecomunicações, a mineração e até mesmo todo o entendimento que temos sobre o universo.

O que se sabe, entretanto, é que os cristais são definidos pela disposição de átomos em um padrão repetitivo. Enquanto as moléculas de líquidos são distribuídas simetricamente, os cristais são agrupados em redes e estruturas que formam um sequenciamento.

Em seu trabalho publicado na Scientific American, Wilczek indagou sobre a possibilidade da repetição das moléculas de cristais não ocorrerem apenas em medidas de distância, mas também utilizando medidas de tempo.

Quebra de padrões

(Fonte: Pixabay/Reprodução)

Se por um lado um líquido é simétrico, quando sua ordem é rompida o líquido deixa de ser líquido e assume outro formato, como o de um cristal. Dessa forma, a água, por exemplo, em seu estado líquido é simétrica, mas pode assumir outros formatos quando muda de fase.

A equipe da Universidade de Granada, liderada pelo pesquisador Pablo Hurtado, então propôs tentar quebrar essa simetria não em um espaço físico, mas sim no tempo. Sendo assim, os cientistas tiveram o auxílio de um supercomputador para rearranjar o estado das moléculas e fazê-las assumirem um estado de repouso e movimento — gerando um paradoxo de tempo.

Em entrevista para a BBC, Hurtado explicou como o fluído se transformou em um cristal sólido durante a simulação. "O sistema forma um pacote compacto de partículas que o faz viajar no tempo", argumentou. 

Possíveis usos para os cristais de tempo

(Fonte: Pixabay/Reprodução)

O trabalho feito por Hurtado, apesar do caráter teórico, funciona como um importante passo para entender a descoberta sugerida por Frank Wilczek em 2012. Por mais que os cristais de tempo ainda sejam uma área de estudo em fase inicial, os cientistas já sonham no significado que isso pode trazer para o futuro da humanidade.

Na visão de Wilczek, as particularidades moleculares desses cristais poderiam ser usadas para tornar os nossos relógios mais precisos e mais estáveis do que os poderosos relógios atômicos utilizados pelos cientistas para medir com precisão acontecimentos históricos e pelo universo.

Além disso, os cristais de tempo seriam também capazes de desenvolver sistemas de GPS aprimorados, novos métodos para descobrir depósitos minerais pela interação com a gravidade ou até mesmo detectar ondas gravitacionais.

Para finalizar seu estudo, o teórico norte-americano especula sobre uma propriedade ainda mais interessante do que as funções anteriormente citadas. Segundo Frank, existe a possibilidade dos cristais de tempo, servindo como uma nova forma de organização de matéria, ajudarem na compreensão dos buracos negros e do espaço-tempo no cosmos.

Filmagem dos cristais de tempo

(Fonte: Nick Träger/Divulgação)

2021 surgiu como um ano interessante para mais descobertas sobre os cristais de tempo. Recentemente, uma equipe de pesquisadores alemães e poloneses registrou a primeira filmagem dos cristais de tempo, que foi publicada na revista Physical Review Letters no início de fevereiro.

Para isso, a equipe de estudos analisou de perto os mágnons, as excitações de coletivas de um spin de um elétron que ocorrem dentro de um composto cristalino. Dessa forma, os cientistas puderam observar o cristal de tempo enquanto seus átomos se reorganizavam em um padrão que, em teoria, pode durar pela eternidade.

As filmagens tiveram que ser feitas através de uma câmera de raio x, que possui habilidade para gravar 40 bilhões de quadros por segundo e possui alta sensibilidade para fenômenos magnéticos. Esse instrumento, conforme descrito pelos pesquisadores, atua até 20 vezes melhor do que um microscópio de luz — usado para estudar pequenas estruturas.

Anteriormente, os mesmos pesquisadores já haviam feito avanços ao conseguir criar um cristal de tempo usando nanopartículas. Na época, os cientistas mostraram-se entusiasmados com a possibilidade dos cristais surgirem como um aparato útil para a construção de novas arquiteturas de computação analógica, que usa fenômenos elétricos, mecânicos e hidráulicos para funcionar.