Cientistas japoneses eliminam atrito em rotor levitante e abrem portas para física quântica

Pesquisadores do OIST (Japão) criaram um rotor levitante de grafite que gira livremente, sem perder energia devido ao amortecimento por correntes parasitas. O avanço, baseado na simetria axial, pode levar a sensores de precisão e novos experimentos quânticos

Cientistas do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST), no Japão, alcançaram um avanço significativo na tecnologia de levitação ao eliminar o amortecimento por correntes parasitas em um sistema macroscópico. A conquista pode revolucionar sensores de precisão e abrir novas plataformas de pesquisa na física quântica.

O Rotor Levitante e a Eliminação do Amortecimento

A equipe utilizou uma combinação de simplicidade e precisão: um disco de grafite de um centímetro e alguns ímãs de terras raras. O grafite é um material diamagnético, o que permite que ele levite sobre os ímãs.

O feito notável foi a criação de um rotor capaz de levitar e girar livremente, sem perder energia devido às correntes parasitas. Essas correntes são resistências geradas quando materiais condutores se movem em campos magnéticos, funcionando como um tipo de atrito indesejado em sistemas de alta precisão.

O segredo, segundo o professor Jason Twamley (chefe da Unidade de Máquinas Quânticas do OIST), está na simetria rotacional do design:

• “Um rotor permanece no mesmo campo magnético ao girar em torno de seu eixo central acima dos ímãs. Ele não experimenta mudança de fluxo — e isso elimina o amortecimento por correntes parasitas,” explicou Twamley.

Implicações para a Ciência e Tecnologia

A eliminação do amortecimento abre caminho para pesquisas quânticas:

• Regime Quântico: O pesquisador Daehee Kim, primeiro autor do estudo, afirmou: “Se conseguirmos desacelerar sua rotação o suficiente [resfriá-lo], seu movimento entrará no regime quântico, o que pode abrir uma nova plataforma de pesquisa quântica.”
• Sensores de Precisão: O novo rotor é ideal para o desenvolvimento de giroscópios e sensores extremamente precisos que operam em escala de milímetros. Esses dispositivos poderão detectar mudanças físicas minúsculas na Terra e no Espaço.
• Física Quântica Macroscópica: O dispositivo pode ser usado para estudar fenômenos como a gravidade do vácuo e a superposição rotacional, aproximando conceitos da física quântica do mundo macroscópico.

Uma versão anterior do sistema de levitação do OIST já havia sido enviada ao Espaço para experimentos sobre matéria escura e ondas gravitacionais. O novo design, sem amortecimento, oferecerá maior estabilidade e precisão em futuras experiências em órbita.

Os resultados do estudo foram publicados na revista científica Communications Physics.

Com informações: OIST / Phys.org / Olhar Digital