Um grupo de investigadores criou um cristal quântico de iões (formados a partir de átomos que ganharam ou perderam eletrões) 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 detetar 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, 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 eletromagnéticas 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 influenciam-se reciprocamente) para ultrapassar dificuldades que normalmente existem em sensores eletromagnéticos muito sensíveis, já que os resultados são suscetíveis 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 eletrão, 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.
