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Um átomo cheio de átomos: Descoberto novo estado físico da matéria

Cientistas norte-americanos e austríacos conseguiram provar que, em condições de temperaturas extremas, existe mais um estado físico da matéria: o chamado polarons de Rydberg.

Afinal, não existem apenas quatro estados físicos da matéria. Um estudo, realizado por cientistas norte-americanos e austríacos, revela que, para além do estado sólido, líquido, gasoso e plasma, existe o chamado polarons de Rydberg.

Este estado de matéria é formado a temperaturas ultra-frias, quando um eletrão orbita o núcleo a uma distância tão grande que outros átomos acabam ligados dentro da órbita. Todos esses átomos formam um vínculo fraco que gera o polarons de Rydberg.

“Este não é o tipo de coisas que aprendemos nas aulas de física”, afirmou o cientista Thomas Killian, físico da Universidade de Rice, à Gizmodo. “Este é um novo mecanismo que só tem vindo a ser estudado nos últimos cinco anos.”

Através de feixes de lasers, os cientistas arrefeceram alguns átomos do elemento estrôncio a temperatura próximas do zero (-273,15ºC) para obter a condensação de Bose-Einstein, com geometrias especiais e, assim, observar a formação de polarons de Rydberg, considerado o novo estado de matéria.

De seguida, observaram até onde conseguiam afastar o eletrão do núcleo desse átomo, criando assim um novo estado de alta energia exótico.

“A distância média entre o eletrão e o seu núcleo pode ser tão grande quanto várias centenas de nanómetros”, explicou Joachim Burgdörfer, físico teórico de partículas da TU Wien, na Áustria. Essa distância pode ser até mil vezes maior do que o raio de um átomo de hidrogénio e abrigar até 170 átomos de estrôncio.

O fenómeno condensação e Bose-Einsteins dos átomos só acontece em temperaturas tão baixas que só existiram no início da formação do Universo. Nestas condições, a matéria exibe um comportamento quântico.

Segundo os cientistas, este estudo funciona como uma forma de melhor entender a própria natureza dos átomos que compõem o nosso mundo. Os polarons de Rydberg existem apenas durante alguns microssegundos, mas este comportamento pode ter implicações importantes.

“Este novo e fraco estado da matéria é uma empolgante e nova possibilidade para investigar a física de átomos ultrafrios”, afirma Burgdörfer. O estudo, que dá pistas de como as partículas em temperaturas extremamente baixas interagem entre si, foi publicado na Physical Review Letters.