Não é todo dia que problemas centenários da física são resolvidos. No entanto, podemos estar enfrentando um desses eventos. O problema recentemente resolvido: o da curva de fusão.
Resolvendo um problema antigo. A Queen Mary University of London anunciou a descoberta de um mecanismo “simples e universal” para encontrar os pontos de fusão de qualquer material. Uma teoria geral que permite prever a localização destes pontos a partir das propriedades de cada material.
A descoberta é assinada pelo físico da Faculdade de Ciências Físicas e Químicas Kostya Trachenko, que publicou seu modelo em artigo na revista especializada Revisão Física E.
A curva da discórdia. A curva de fusão que une os pontos é parte fundamental dos diagramas de fases. Estes diagramas mostram o estado da matéria, a fase (sólida, líquida, gasosa…) em que se encontra em função de duas variáveis, temperatura e pressão.
100 anos de desconhecido. Estudamos esses diagramas de fases há mais de um século, mas encontrar os pontos de fusão de um material e modelar a curva que eles traçam era uma tarefa complicada. Como explica o próprio Trachenko, até agora tínhamos formas de criar expressões analíticas das outras duas “fronteiras” do diagrama de fases (a que separa o sólido do gás e a que separa o líquido do gás).
Agora podemos ter descoberto esta fronteira final.
Uma parábola (simples). O trabalho de Trachenko é demonstrar que esta reta pode ser modelada através de uma equação. Uma parábola, mais especificamente. Talvez o mais importante desta descoberta seja a sua universalidade: esta nova formulação permitiria traçar estas linhas de demarcação a partir de qualquer material.
Conforme explicado pela universidade, as variáveis que determinariam essa parábola seriam fatores como a constante de Planck e a massa e carga dos elétrons de cada material. A partir daí seria possível traçar a parábola que por sua vez ligava a temperatura e a pressão para separar as fases do material.
“A simplicidade e a universalidade deste resultado são particularmente entusiasmantes”, comentou Trachenko num comunicado de imprensa. “Conclui-se que a fusão, apesar das suas complexidades, apresenta uma unidade fundamental em diversos sistemas, desde gases nobres até metais.”
A curva da discórdia. Compreender as linhas que demarcam os limites entre as diferentes fases de um material é fundamental para inúmeras aplicações. Conhecer com precisão essa demarcação pode representar um avanço importante para a física dos materiais. Com isso, o trabalho em outras áreas poderia ser facilitado, como no desenvolvimento de medicamentos, destaca a universidade.
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Imagem | Victor Serban