17/04/2008

Elétron dividido por quatro

Agência FAPESP – Uma das unidades mais elementares conhecidas é a carga do elétron. Difícil imaginar algo mais básico, mas é justamente o que um novo estudo feito por cientistas israelenses acaba de demonstrar, e em valor inédito.

Em artigo publicado na edição desta quinta-feira (17/4) da revista Nature, o grupo do Departamento de Física da Matéria Condensada do Instituto de Ciências Weizmann observou a carga equivalente a um quarto à do elétron (que tem carga negativa de cerca de 1,6 multiplicado por 10 elevado a -19 coulombs).

No estudo foi utilizado o chamado Efeito Hall Quântico (EHQ), no qual elétrons são confinados em um sistema bidimensional e interagem fortemente uns com os outros. Pelo EHQ, os elétrons, presos em um plano e sujeitos a campos magnéticos muito fortes, percorrem apenas trajetórias quânticas previsíveis, o que representa uma valiosa oportunidade para pesquisas.

Até então apenas cargas fracionais ímpares do elétron haviam sido observadas, como um terço, um quinto ou um sétimo. Merav Dolev e equipe conseguiram observar a chamada “quasi-partícula” com um quarto da carga em uma estrutura semicondutora.

Tais partículas têm grande interesse para a ciência, uma vez que se estima que elas tenham as propriedades certas para permitir o desenvolvimento de computadores quânticos topológicos, muito mais capazes e velozes do que os atuais.

“Com cargas entre 0 e 1, essas quase-partículas obedecem a uma forma intermediária de estatística quântica que reside em algum ponto entre as duas formas conhecidas: as estatísticas de Fermi-Dirac e as de Bose-Einstein”, destacou Eduardo Fradkin, do Departamento de Física da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, em comentário sobre o estudo na mesma edição da revista.

As estatísticas de Fermi-Dirac, que se aplica aos sistemas conhecidos como férmions, incluem elétrons, nêutrons, quarks, neutrinos e átomos constituídos por números pares de partículas. As estatísticas de Bose-Einstein governam os bósons, átomos com números pares de constituintes, como os fótons, glúons e as ainda teóricas (não demonstradas) partículas Higgs.

O artigo Observation of a quarter of na electron charge at the v= 5/2 quantum Hall state, de Merav Dolev e outros, pode ser lido por assinantes da Nature em www.nature.com.