Investigador da UMinho descobre que eletricidade em materiais quânticos é mais previsível do que se pensava

José Manuel Carmelo, investigador da Escola de Ciências da Universidade do Minho (ECUM) descobriu que a eletricidade se move em certos materiais quânticos de forma mais regular do que indicavam estudos anteriores.

Imagine uma multidão a sair de um estádio. Em vez de se dispersarem de forma caótica, as pessoas avançam devagar, seguindo regras implícitas. É assim que a eletricidade se comporta nestes materiais, explica o professor catedrático aposentado da Escola de Ciências e investigador do Centro de Física das Universidades do Minho e do Porto (CF-UM-UP):

“Estamos a estudar o transporte de carga a temperaturas finitas no chamado modelo de Hubbard em uma dimensão, que descreve certos materiais formados por cadeias moleculares pouco acopladas e sistemas de átomos superfrios que se produzem artificialmente”.

A investigação, publicada na revista “Reports on Progress in Physics”, pode ter impacto em tecnologias de ponta.

Estudos até agora publicados sugeriam que a eletricidade poderia espalhar-se quase instantaneamente, num fenómeno chamado de superdifusão.

“A constante de difusão caracteriza o transporte de carga. Se for infinita, diz-se que o transporte é superdifusivo. Até aqui considerava-se que essa constante de difusão de carga era infinita, mas eu mostro que é finita”, afirma.

O erro das interpretações anteriores estava numa propriedade do sistema que não tinha sido considerada, ou seja, uma simetria que impede o movimento extremamente rápido da eletricidade. “Não tomaram em consideração uma simetria translacional U(1) do modelo associada à abertura de um hiato de energia que não permite transporte superdifusivo”, sublinha o investigador, que também tem publicado estudos recentes nesta área com Pedro Sacramento, do Instituto Superior Técnico.

Na prática, isso significa que a eletricidade se move de forma mais previsível e controlada do que se pensava. O trabalho é teórico, mas dá novas informações sobre como a eletricidade ou átomos ultrafrios (com temperaturas perto do zero absoluto) se comportam em sistemas experimentais.

A descoberta ajuda a compreender melhor o comportamento da eletricidade a nível microscópico, o que é essencial para desenvolver o que é essencial para desenvolver diversas tecnologias. Além disso, clarifica debates internacionais sobre quando os sistemas quânticos seguem regras previsíveis ou se comportam de forma inesperada.