Nas condições de pressão e temperaturas ambientes, a água ferve a 100 graus Celsius, passando da fase líquida para a gasosa de maneira descontinua. Se a pressão do ar for maior que 221 vezes a atmosférica e a temperatura for superior a 374 graus Celsius, a água atinge o chamado estado supercrítico, em que as fases líquida e gasosa coexistem. Uma colaboração internacional de físicos descobriu um comportamento semelhante em um sistema quântico magnético.
Julio Larrea Jiménez, do Instituto de Física da Universidade de São Paulo, é o primeiro autor do artigo publicado na revista Nature descrevendo o trabalho da colaboração internacional, coordenada pelos grupos de Henrik Rønnow e Frédéric Mila, da Escola Politécnica Federal de Lausanne, Suíça, e de Philip Corboz, da Universidade de Amsterdan, Holanda.
“Nosso trabalho apresenta pela primeira vez evidências experimentais da natureza de uma transição de fase quântica de forma descontínua em um sistema puramente quântico de spins, hospedado no material Estrôncio, Borato e Cobre, chamado de SCBO”, Larrea explica no vídeo. No sistema quântico analisado no estudo, as duas fases inicialmente distintas do material são estados de spins emaranhados com diferentes arranjos chamados de dímeros e plaquetas, que coexistem acima de um ponto crítico de temperatura e pressão. “Conseguimos medir a troca de calor desse sistema quântico em condições extremas, de temperaturas muito baixas próximas do zero absoluto, pressões muito altas e campos magnéticos intensos.”
“No entanto, no caso do sistema quântico de spin, o diagrama de fase e a física são mais complexos que os da água”, o físico explica. “Quando aplicamos campos magnéticos podemos observar que a fase de plaqueta, por exemplo, muda para uma fase antiferromagnética, com o acoplamento antiparalelo entre os spins mediado por flutuações quânticas, ao invés de flutuações termodinâmicas, como acontece na forma comum de antiferromagnetismo. Além de avançar o entendimento das transições de fase quânticas, a descoberta nos proporciona uma plataforma para estudar diferentes estados de spins emaranhados, promissores para aplicações em spintrônica ou informação quântica.”
O trabalho foi realizado com apoio financeiro da FAPESP.
Artigo científico
A quantum magnetic analogue to the critical point of water
Larrea Jiménez, S. P. G. Crone, E. Fogh, M. E. Zayed, R. Lortz, E. Pomjakushina, K. Conder, A. M. Läuchli, L. Weber, S. Wessel, A. Honecker, B. Normand, Ch. Rüegg, P. Corboz, H. M. Rønnow e F. Mila
Nature 592, 370–375 – 14 de abril de 2021
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Igor Zolnerkevic
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