Cientistas conseguem prever efeito quântico com precisão inédita

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) e da Universidade Yale, nos Estados Unidos, desenvolveram um método capaz de calcular com alta precisão o efeito Kondo, um fenômeno da física quântica que altera a resistência elétrica de metais com impurezas magnéticas.

O avanço permite prever propriedades de materiais reais por meio de cálculos fundamentais , sem depender inicialmente de resultados experimentais.

Publicado na revista Science , o estudo representa um avanço na compreensão de materiais cujos elétrons apresentam comportamentos complexos.

Em alguns casos, a nova abordagem foi até 100 vezes mais precisa do que métodos simplificados usados anteriormente.

A técnica também pode abrir caminho para investigar materiais mais complexos, como supercondutores de alta temperatura.

Para quem tem pressa: Pesquisadores do Caltech e da Universidade Yale desenvolveram um método para calcular o efeito Kondo; O fenômeno altera a resistência elétrica de metais que contêm impurezas magnéticas; A técnica utiliza princípios fundamentais da física quântica, sem depender inicialmente de resultados experimentais; Em alguns casos, o método foi até 100 vezes mais preciso que modelos simplificados; A abordagem pode ajudar a investigar supercondutores de alta temperatura e materiais magnéticos quânticos.

O que é o efeito Kondo? Em condições comuns, a resistência elétrica dos metais diminui à medida que eles esfriam, permitindo que os elétrons se movimentem com mais facilidade.

Porém, quando o material contém pequenas impurezas magnéticas, esse comportamento pode mudar: abaixo de uma temperatura específica, chamada temperatura Kondo, a resistência elétrica volta a aumentar.

O efeito Kondo altera a resistência elétrica de metais com impurezas magnéticas em baixas temperaturas. (Imagem: CfA/Mel Weiss) Esse fenômeno ocorre porque os elétrons do metal interagem com os associados às impurezas magnéticas.

Essas interações podem neutralizar o magnetismo dos átomos e, ao mesmo tempo, dificultar o fluxo da corrente elétrica.

Embora os cientistas já conhecessem os mecanismos envolvidos, prever o comportamento do efeito Kondo com precisão era um desafio.

Temperatura, magnetismo e propriedades dos elétrons interagem em escalas microscópicas, criando um problema quântico complexo, conhecido como problema de muitos corpos.

Até agora, os pesquisadores dependiam de experimentos e modelos simplificados para estimar o fenômeno.

Essas abordagens, porém, não conseguiam prever com a mesma precisão como diferentes combinações de metais e impurezas magnéticas se comportariam.