Você pode capturar energia para sempre? Isso é possível com o Bound State Continuum (BIC), e aqui está como os cientistas conseguiram isso pela primeira vez.

Cerca de 96 anos atrás, os físicos John von Neumann e Eugene Wigner propuseram um estranho comportamento ondulatório que intriga os cientistas até hoje. Eles o chamaram de Continuum Bound State (BIC).

BIC é um comportamento de onda estranho em que a energia fica presa em um sistema, mesmo que pareça que deveria escapar. Imagine uma onda de som ou luz permanecendo em um lugar indefinidamente sem vazar, mesmo que esteja cercada por um espaço que normalmente viajaria.

Até agora, foi considerado um conceito teórico que não pode acontecer na realidade. No entanto, pela primeira vez, um grupo de pesquisa nacional conseguiu implementar o BIC em partículas.

Eles fizeram um experimento interessante no qual capturaram ondas mecânicas em um único ressonador. Veja como eles conseguiram essa façanha quase impossível.

As ondas são capturadas em um cilindro

Os pesquisadores usaram pequenas hastes de quartzo cilíndricas para construir um sistema que pudesse controlar como as ondas mecânicas se moviam. Eles encontraram uma maneira de manipular a interação dessas ondas, ajustando cuidadosamente a maneira como os bastonetes se tocam.

Eles notaram que, quando organizaram as hastes de uma maneira particular, descobriram que as ondas mecânicas estavam completamente presas dentro de uma única haste sem nenhum vazamento de energia. Essa restrição é conhecida nos físicos como proteção polarizada BIC.

O sistema de haste de quartzo atinge este BIC com um fator de massa (fator Q) de mais de 1000, o que significa que ele pode armazenar energia com muito pouca perda. Em seguida, os pesquisadores conectaram vários pólos seguidos e observaram que as ondas capturadas poderiam se estender ao longo de toda a cadeia sem difusão ou perda de energia. Esse comportamento incomum é conhecido como banda plana.

"É como jogar uma pedra em um lago calmo e ver as ondulações paradas, apenas vibrando no lugar. Mesmo que o sistema permita flutuações, a energia não se propaga – ela permanece dentro de limites perfeitos", disse Yongtai Zhang, pesquisador principal e estudante de doutorado na Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH).

Juntos, esses modos de onda confinados individualmente (BIC e bandas planas) formam uma banda não estendida no sistema, chamada de banda ligada no continuum (BBIC). Esse comportamento de onda específico permite que a energia seja capturada mesmo quando a onda passa pelo sistema conectado.

Um passo importante para equipamentos ultraeficientes

Muitas das máquinas que usamos hoje, como fornos de micro-ondas, smartphones, alto-falantes, smartwatches, usam ressonadores para amplificar diferentes ondas (por exemplo, ondas sonoras, ondas eletromagnéticas, etc.).

No entanto, os ressonadores atualmente em uso têm limitações significativas. Eles estão constantemente perdendo energia e precisam de um suprimento constante de eletricidade para se manterem ativos. O estado de ligação no contínuo (BIC) e a banda de ligação no contínuo (BBIC) podem alterar isso.

Com o ressonador interno BIC, o sistema pode armazenar energia sem perder energia, o que ajuda a tornar os dispositivos mais eficientes sem a necessidade de uma entrada constante de energia. Com o BBIC, quando vários sistemas são conectados entre si, a onda capturada ainda pode passar pelo sistema sem perder energia. Isso pode resultar em operações de equipamentos mais longas e eficientes.

"Quebramos fronteiras teóricas de longa data. Junsuk Rho, um dos autores do estudo, disse: "Embora isso ainda esteja no estágio de pesquisa básica, é significativo – de dispositivos de energia de baixa perda a tecnologias de detecção e sinalização de próxima geração. ”

O estudo foi publicado na revista Physical Review Letters.