Durante 174 anos, nada aconteceu: E então alguém finalmente percebeu.

Parece que no mundo moderno, graças à tecnologia e ao conhecimento científico acumulado, temos respostas para quase tudo. No entanto, a física, por exemplo, ainda está repleta de fenômenos estranhos e mistérios à espera de serem descobertos. E, às vezes, acontece até mesmo de uma teoria existir por décadas, até mesmo séculos, antes que os cientistas finalmente a confirmem.

Recentemente, foram observados dois fenômenos que elevam nossa compreensão da física a um novo patamar.

Quais são eles exatamente?

Um fenômeno que está esperando há mais de 170 anos para ser confirmado

Imagine que você tem um fio metálico, cuja extremidade é mais quente do que a outra. E quando uma corrente elétrica flui por ele, o calor é absorvido ou liberado.

Esse processo foi observado já em 1851 pelo matemático, físico e engenheiro britânico William Thomson, mais conhecido como Lord Kelvin. Ele descobriu que o fato de um fio aquecer ou esfriar depende da direção em que a corrente flui em relação ao gradiente de temperatura. O fenômeno tornou-se um dos três fenômenos termoelétricos básicos e foi apropriadamente chamado de efeito Thomson.

Em alguns materiais, como o ferro ou o níquel, sua forma oposta, o efeito Thomson negativo, também apareceu. Nesse caso, o calor se propaga contra a direção da corrente, mostrando que o comportamento dos elétrons em diferentes substâncias pode ser surpreendentemente diferente. Durante muito tempo, supôs-se que, além dessas manifestações longitudinais, havia também uma variante transversal, ou seja, um fenômeno perpendicular ao fluxo da corrente. Mas observá-lo era extremamente difícil – até recentemente.

Uma equipe internacional de físicos usou uma mistura semimetálica, que foi submetida a uma corrente elétrica, um gradiente de temperatura e um campo magnético em ângulos retos. O resultado foi uma clara evidência do efeito Thomson transversal. O estudo mostrou que esse efeito pode não apenas aquecer ou resfriar o material, mas também alterar o resultado ao inverter a direção do campo magnético. Isso abre possibilidades totalmente novas para o controle preciso e localizado da temperatura, o que é essencial para dispositivos microeletrônicos ou quânticos, por exemplo.

Quase-partículas que desafiam a lógica

Outra descoberta recente, embora em uma área completamente diferente da física, desafia nossa compreensão da realidade física de forma semelhante ao fenômeno mencionado acima.

Por volta de 2008, os teóricos sugeriram que poderia haver uma certa quase-partícula – uma formação composta pelo movimento coletivo de muitas partículas – que teria um comportamento bastante incomum. Acreditava-se que o chamado férmion semi-Dirac tinha massa em apenas uma direção. Em outras palavras, em uma direção ele deveria se mover como uma partícula sem massa, como um fóton, enquanto em outra direção ele deveria ser “pesado” e, portanto, sujeito às restrições da matéria comum.

Mas essa ideia parecia quase absurda, pois, de acordo com a relatividade especial, somente as partículas que se movem na velocidade da luz podem não ter massa. Uma vez que uma partícula é maciça, ela não pode exceder essa velocidade. A ideia de que algo poderia alternar entre os dois estados com base na direção do movimento parecia quase incompatível com a lógica física existente.

É por isso que foi tão importante quando o férmion semi-Dirac foi realmente demonstrado. O conceito era teórico há muito tempo, mas foi recentemente observado pela primeira vez – e por acaso – dentro de um cristal semimetal chamado ZrSiS, especificamente por Yinming Shao e seus colegas da Universidade Estadual da Pensilvânia, nos EUA. Essa descoberta não apenas confirma a teoria anterior, mas também oferece novos caminhos na física ou na computação quântica e pode ter diversas aplicações práticas, como baterias ou sensores.

Conclusão

Os dois exemplos mencionados acima – o efeito Thomson transversal e o férmion semi-Dirac – nos mostram claramente que, mesmo em áreas que parecem estar perfeitamente exploradas, ainda há mistérios à espera dos pesquisadores e das tecnologias certas. É apenas uma questão de tempo até que os cientistas descubram um novo fenômeno, ou que uma teoria seja confirmada ou refutada…