Um grupo de investigadores criou um cristal quântico de iões (formados a partir de átomos que ganharam ou perderam electrões) de berílio, que é dez vezes mais eficaz na deteção de campos eletromagnéticos de fraca intensidade do que outros sensores quânticos conhecidos. E devido a esta característica única, os investigadores estão convencidos de que este novo cristal poderá ser usado como um sensor para detectar a presença do axião, uma partícula elementar hipotética que é vista como uma possível componente da também ainda por confirmar matéria escura (não visível e que só interage por força gravitacional).
O trabalho, publicado na revista científica Science, citado pela Revista EXAME, explica que para a criação do cristal foram ‘presos’ 150 iões de berílio, usando um sistema de elétrodos e campos magnéticos, por forma a evitar o afastamento natural que estas partículas iriam produzir entre si. Como resultado desta manipulação, foi criada uma espécie de uma folha, com uma estrutura semelhante a um cristal, que tem o dobro da espessura de um cabelo humano, explica a publicação Space.com.
Esta estrutura mostrou-se extremamente sensível a forças electromagnéticas externas. “Quando excitas os átomos, eles não se mexem individualmente. Eles mexem-se como um todo”, sublinha Ana Maria Rey, do Instituto Conjunto do Laboratório de Astrofísica dos EUA (JILA no acrónimo em inglês), que participou no estudo.
O grupo explora depois uma propriedade quântica conhecida como entrelaçamento quântico (fenómeno físico que acontece quando os estados quânticos de duas partículas se influenciam reciprocamente) para ultrapassar dificuldades que normalmente existem em sensores electromagnéticos muito sensíveis, já que os resultados são susceptíveis a ‘ruído’ (na prática, outras interferências além daquelas que se querem medir). “Para medirmos o deslocamento [do cristal], precisamos de um deslocamento superior ao ruído”, explica ainda a investigadora.
A equipa acredita que ao prender mais iões de berílio numa estrutura de cristal conseguirá criar um elemento ainda mais sensível e aí sim começar a procura por axiões. Esta partícula hipotética de matéria negra tem, em teoria, uma massa um milhão de vezes inferior à de um electrão, o que tem dificultado provar a sua existência. Agora especula-se que se um axião entrasse em contacto com um cristal quântico de berílio, o cristal talvez fosse capaz de detetar a sua presença.
Mas já estão previstas outras aplicações para esta tipologia de sensor quântico, como a deteção de ondas gravitacionais.