A Misteriosa Partícula de Anjo

A Partícula de Anjo ou fermião/fermion quiral de Majorana. Desde 2017 que este tipo específico de fermião - no domínio da física quântica - estimula os cientistas no entendimento e desenvolvimento desta tão especial partícula (já apelidada de angelical) pelo que, e devido às suas propriedades únicas, poderá no futuro permitir a sua utilização na construção de um Computador Quântico Topológico.

Recentes estudos contradizem-no. Por outros que se dizem fiéis ao que então foi esclarecido no ano de 2017 pelo já defunto cientista Shoucheng Zhang que defendeu fervorosamente a sua teoria de Física Fundamental sobre a «Partícula de Anjo».

Contudo, novos estudos estão já na penumbra de um outro conhecimento ou, hipoteticamente, de uma outra contemplação científica que irá de modo exemplar determinar poder-se ou não sonhar com esse futuro computador quântico; e tudo isso, através desses magníficos fermiões de Majorana, consistentes também na segurança e fiabilidade desses computadores.

Realidade a breve prazo ou imaginação fértil de quem há tanto espera para ver cumpridos estes desígnios científicos...? Só o tempo o dirá!...

No entanto, outras questões se levantam. E muitos de nós impõem sobre essas questões algo que é minimamente relevante, se estaremos ou não efectiva e produtivamente associados a esta sucessiva correria de acontecimentos na vanguarda do que só aos deuses foi estipulado...? Nada disso, dizem-nos então, pois a Ciência é a ferramenta dos audazes e dos inteligentes que, mesmo errando, tentam procurar respostas, teorizando sistematicamente o que o Universo encerra em si.

Há que haver determinação e distinção de todos aqueles que, definindo-se como existenciais seres inteligentes do Universo, tentam chegar lá mais perto. Os cientistas e os outros, todos aqueles que têm perguntas para fazer e se não acomodam ao comum do que lhes é respondido. Se existem partículas-fantasma...? Talvez. Ou não.

É para isso que a Ciência existe e os homens e mulheres que a seguem tentam discernir o que está para lá do que é a nossa visão ou sentido das coisas, pois que há mistérios que perduram nos tempos, num tempo que o não é e num espaço que se não define. Existirá de facto a Partícula de Anjo...?

Talvez nunca o venhamos a saber. E sabendo, servir-nos-à para alcançar a perfeição...? Talvez não, mas o sonho esse, continua cá. Assim como a teimosia, ou a persistência de irmos mais além em termos quânticos!...


                                                        As Enigmáticas Partículas

De acordo com os Físicos, toda a partícula fundamental no Universo possui uma anti-partícula que possui a mesma massa mas se distingue por exibir carga oposta.

Neste contexto, se uma partícula encontra a sua anti-partícula, o resultado vem mostrar que as duas se aniquilam num poderoso e impressionante flash de energia. No entanto, os cientistas tiveram de admitir que havia excepções: Em particular, sobre o que descobriram de certas partículas que quebravam esta regra cósmica revelando-se serem as suas próprias anti-partículas.

Desde 1937 que assim é; desde que o físico italiano - Ettore Majorana (1906-1938, na data em que misteriosamente desapareceu) - foi o primeiro a realçar que havia uma lacuna na família das partículas dos fermiões (fermions).

Segundo os Parâmetros da Ciência «Os Protões, Electrões, Neutrões, Neutrinos e também os Quarks são todos fermiões», tendo todos portanto anti-partículas correspondentes. O que Majorana observou então, foi que haviam determinadas partículas que eram as suas próprias anti-partículas.

Mas o que são de facto Fermiões de Majorana? A questão é respondida de forma pronta: Na Física de Partículas, por definição, um fermião de Majorana (Majorana fermion) é uma quase-partícula (quasipartícula) que é também a sua própria partícula. Tal como o nome sugere, estas partículas surgem do comportamento colectivo dos Electrões.

Em Julho de 2017, uma equipa liderada por Shoucheng Zhang (da Stanford University, na Califórnia, EUA) - um dos principais autores do estudo que foi publicado na prestigiada revista cientifica «Science» - investiu-se numa experiência que teve por objectivo mostrar essas quasipartículas peculiares, construindo para o efeito uma espécie de substância específica composta de finos filmes de dois materiais quânticos.

"Esta descoberta conclui uma das pesquisas mais intensivas até aqui realizadas em Física Fundamental, que durou exactamente 80 anos!" (A entusiasta afirmação do cientista Shoucheng Zhang que um ano antes da sua morte nos revelaria a existência dessas peculiares quasipartículas)

O resultado final desse teste foi de facto emocionante e, de certa forma revelador, projectando um Isolador Topológico Supercondutor que permitiu então que os electrões se movessem rapidamente e ao longo das bermas (ou bordas) da superfície do material, mas não pelo meio. Adicionado que foi uma pequena porção de Material Magnético na mistura, os electrões fluíram numa direcção ao longo de uma das bermas, e na direcção oposta ao longo da outra.

Na Prossecução da Experiência, os investigadores colocaram um íman sobre o material referido, fazendo assim com que todos os electrões diminuíssem a velocidade havida, parassem e alternassem mesmo a direcção. A Inversão aconteceu em movimento brusco e escalonado, segundo a observação feita.

As Quasipartículas começaram então a emergir do material aos pares, viajando na mesma direcção que os electrões, havendo contudo uma diferença fundamental: Quando pararam e mudaram de direcção, foi registado de que o fizeram precisamente na metade do percurso ou caminho que os electrões fizeram.

A Explicação Científica é lógica e quase óbvia: Tudo isto é conceptível do que cada Quasipartícula é, em essencialmente ou apenas metade de uma partícula - uma vez que uma de cada par se perde ao longo do seu trajecto.

Esse fenómeno à época observado foi exactamente o pretendido pela equipa de cientistas em 2017, aquando a experiência efectuada sobre a evidência destas tão pronunciadas «Partículas de Anjo» que são efectivamente (ou mostravam ser na altura) a sua própria antimatéria.

De acordo com os cientistas envolvidos «A longo prazo, os fermiões de Majorana poderão ter uma aplicação prática na segurança de computadores quânticos.» Se isso nos será um shangri-lá da Física Fundamental é algo que ainda não sabemos; no entanto, as perspectivas são altas e os testemunhos uma certeza de que o futuro só agora começou!

«Em Memória de Shoucheng Zhang (1963-2018), o notável professor de física da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos:

Em homenagem póstuma, aqui fica o meu registo de pesar pelo desaparecimento aos 55 anos de um dos mais inteligentes, trabalhadores e sem dúvida precursores no mundo da Física Teórica, um dos mais ilustres cientistas do nosso planeta. Que viva eternamente nas estrelas e da sua luz irradie para todos nós esse seu legado conhecimento. Descanse em paz, professor.»


Falso ou Verdadeiro? Terá sido um alarme falso a afirmação então instada - e tão inflamada que foi! - da existência da tal «Partícula de Anjo» que em 2017 os cientistas apregoaram?... Será que os físicos teóricos se enganaram ou talvez precipitaram na analogia (e impulsiva?) conclusão científica de que afinal não estamos perante o tão fantástico e específico fermião quiral de Majorana como tanto se empolgou?... E quem o contradiz? É o que vamos saber de seguida.

Adeus «Computador Quântico Topológico»?!...
Não nos precipitemos também nós. Nem deitemos já por terra o que outros vieram encimar de alegorias científicas na área da Física Fundamental em experiências levadas a cabo em 2017; todavia, não se poderá ignorar o que actualmente se veio também pontuar em maior transparência sobre esta matéria.

E, sobre algo que a revista científica Science disponibilizou em publicação sua em 3 de Janeiro de 2020 em denominação titular: «Ausência de evidências para modos quirais de Majorana em dispositivos quânticos anómalos de Hall-supercondutor»

Sobre a importância ou extrema relevância que seria existir um caminho para a construção de um Computador Quântico Topológico, a unanimidade é geral, não sem antes alguma contenção como é o caso de Cui-Zu Chang que redige:

"Um primeiro passo importante para esse sonho distante de criar um computador quântico topológico é demonstrar evidências experimentais definitivas da existência de fermiões de Majorana em matéria condensada. Nos últimos anos, vários ensaios/experiências alegaram mostrar tais evidências, mas a interpretação dessas experiências ainda é debatida."

Esta afirmação resulta da sequência do estudo agora publicado na Science, advogado por uma equipa de físicos, reputados cientistas da Penn State University (na Pensilvânia, EUA) e da Universidade de Wurzburg, na Alemanha, que veio tumultuar o já firmado em experiências anteriores sobre as quasipartículas - em particular no referente à «Partícula de Anjo» agora em causa.

Tudo isto advindo do estudo liderado pelo já mencionado Cui-Zu Chang (professor-assistente da Penn State University) que acaba por refutar em parte esta teoria, negando que tal assim seja. Mas vamos a factos: Sabe-se que estudaram mais de três dúzias de dispositivos semelhantes aos usados para produzir a dita «Partícula de Anjo» no relatório de 2017.

O que então descobriram deixou-os estupefactos: A Improbabilidade dos factos à altura mencionados; ou seja, descobriram ser improvável a característica que foi reivindicada (em 2017) como a manifestação da chamada «Partícula de Anjo» e que esta pudesse ser induzida pela existência da partícula de anjo.

No entanto, nem tudo poderá ser assim tão linear. Ou então não necessitaríamos de invocar Aristóteles na sua definição de dialéctica como a lógica do provável, do processo racional que não pode ser demonstrado, quando afirma: «Provável é o que parece aceitável a todos, ou à maioria, ou aos mais conhecidos e ilustres», assim determina o filósofo. Estará errado?...

Sem questões filosóficas por analisar mas apenas sobre o que se impunha, esta reputada equipe de Chang analisou até ao ínfimo pormenor, de acordo com o que nos dizem (e vem explicitamente detalhado na Science Daily de 3 de Janeiro de 2020), de que se estudaram então dispositivos fabricados a partir de um material quântico conhecido como «Isolador Anómalo Quântico de Hall) em que, a corrente eléctrica, flui apenas na borda.

Um estudo recente previu que, quando a corrente da borda está em contacto directo ou limpo com um supercondutor são criados os «Majorana fermions» ou fermiões de Majorana quirais em propagação e a condutância eléctrica do dispositivo que é, ou deve ser «semi-quantizada» (um valor de e2/2h, em que (e) é a carga de electrões e (h) é a constante de Planck) quando sujeito a um campo magnético preciso.

A criteriosa equipe da Penn State-Wurzburg estudou assim mais de três dúzias de dispositivos com várias configurações de materiais diferentes, descobrindo então que Dispositivos com um Contacto  Supercondutor Limpo sempre mostram ou revelam o valor semi-quantizado - independentemente das condições do campo magnético.

"O facto de dois laboratórios - na Penn State e em Wurzburg - terem encontrado resultados  completamente consistentes usando uma ampla variedade de configurações de dispositivos, lança sérias dúvidas sobre a validade da geometria experimental proposta teoricamente, e questiona a alegação de 2017 de se observar a Partícula de Anjo." (Afirmação de Moses Chan, professor emérito de física da Penn State University)

"Continuo optimista de que a combinação de Isoladores Anómalos Quânticos de Hall e supercondutividade é um esquema atraente para a realização de Majoranas quirais. Todavia, os nossos colegas teóricos precisam repensar a geometria do dispositivo." (Focaliza Morteza Kayyalha, investigadora de pós-doutorado da Penn State que realizou a construção/fabricação e as medições do dispositivo)

Nitin Samarth, chefe do Departamento de Downsbrough e professor de física da Penn State University comenta por sua vez em jeito igualmente professoral:

"Quando o físico italiano Ettore Majorano previu a possibilidade de uma nova partícula fundamental - que é a sua própria anti-partícula - pouco ou nada poderia ter imaginado as implicações duradouras da sua imaginativa ideia. Passados mais de 80 anos após a previsão de Majorana, os físicos continuam ainda hoje a procurar activamente assinaturas do ainda indescritível «fermião de Majorana» em diversos cantos do Universo."

Samarth acrescenta agora perante esta outra nova realidade quântica: "Esta é uma excelente demonstração de como a Ciência deve funcionar. Reivindicações extraordinárias de descobertas precisam ser cuidadosamente examinadas e reproduzidas. Todos os nossos pós-docs (pós-doutorados) e alunos, trabalharam muito para garantir que se realizassem testes muito rigorosos das alegações anteriores. Também estamos a certificar-nos de que todos os nossos dados e métodos sejam compartilhados de forma transparente com a comunidade, para que os nossos resultados possam ser avaliados - criticamente - pelos colegas interessados."

Reconhece-se assim grande hombridade nestes estudos e, nestes múltiplos esforços para se chegar à verdade quântica dos factos - em que os Físicos de Partículas estão certamente imbuídos - usando para isso observatórios subterrâneos que procuram e/ou, incessantemente utilizam também para tentar provar, se a partícula-fantasma conhecida como Neutrino - uma partícula subatómica que raramente interage com a matéria - poderá ou não ser um fermião/fermion de Majorana.

Numa frente completamente diferente ou oposta a esta vertente, os Físicos de Matéria Condensada procuram de forma igualmente insistente encontrar ou tentar descobrir manifestações da Física de Majorana em dispositivos de estado sólido - que combinam materiais quânticos exóticos com supercondutores, segundo nos revelam os especialistas.

Em tais dispositivos, teoriza-se então que os Electrões se vestem como Fermiões de Majorana, costurando assim um tecido construído a partir de aspectos centrais da Mecânica Quântica, Física Relativista e Topologia.

Esta versão análoga dos Fermiões/Fermions de Majorana capturou particularmente a atenção dos homens e mulheres da Física - todos os físicos integrados no estudo da matéria condensada -  no que futuramente poderá fornecer um novo caminho para a possível construção e edificação de um «Computador Quântico Topológico».

Se é uma ideia inconcebível ou quiçá inexequível de ser realizada a breve prazo é algo que ainda se não sabe; no entanto, não se esmorecendo a idealização e a consistência com que muitos inversamente afirmam se poder um dia concretizar tal feitura, pode-se desde já encomendar ou mesmo preparar os enfeites das celebrações científicas, pois que para a frente é o caminho e nada está perdido.

Porquanto isso, a estimativa será a de se insistir e persistir na fluência de todas as experiências - na ilusão ou na aferição contínuas - de se tentar encontrar com toda a certeza possível a tal ainda tão «Misteriosa Partícula de Anjo». E que, negando a sua existência uns e outros reafirmando-a por todos os poros do conhecimento quântico (na área da física fundamental), algum dia se chegará à verdade real e não virtual de se saber desta tão enigmática e inebriante partícula-fantasma.

Por ora é chegado o momento de apenas se dizer em total reverência de que a Ciência é isto, nada mais do que isto em abono de uma verdade científica que uns buscam e outros assumem, ainda que estejam em lados opostos.

Como tudo na vida ou, sob o prisma dialéctico filosófico que regista que «Do debate de ideias virá a luz no surgir de outras ideias» (no sempre eloquente firmar das visões sobre dialéctica que vai de Sócrates a Platão e tantos outros) que tudo pode emergir não numa só verdade, mas, em muitas outras que ainda não conhecemos. Até lá, que os ignorantes não vinguem e os sábios se não escondam, pois só assim lucraremos na vigência do que nos une para lá do Mundo Quântico.