Físicos do Instituto de Física Teórica da Universidade de Heidelberg apresentaram, em 20 de janeiro de 2026, uma estrutura teórica que une duas abordagens fundamentais da física quântica moderna. O trabalho explica como uma partícula exótica, inserida em um grande conjunto de férmions — o chamado mar de férmions — pode apresentar comportamentos até então considerados opostos: agir como impureza móvel, formando quasipartículas conhecidas como polarons, ou permanecer praticamente estática, provocando a chamada catástrofe de ortogonalidade de Anderson.
Tradicionalmente, o modelo de quasipartículas descreve uma impureza leve que se move entre férmions (elétrons, prótons ou nêutrons), arrastando partículas vizinhas e originando um polaron. Essa abordagem sustenta estudos de sistemas fortemente correlacionados, de gases atômicos ultrafrios a materiais sólidos e núcleos atômicos.
Na outra ponta, a catástrofe de Anderson ocorre quando a impureza é extremamente pesada e praticamente imóvel. Nessa situação, as funções de onda dos férmions são tão alteradas que perdem seu caráter original, impedindo a formação de quasipartículas.
Com métodos analíticos diversos, a equipe liderada pelo professor Richard Schmidt mostrou que impurezas muito pesadas realizam leves movimentos enquanto o ambiente se reorganiza. Esse deslocamento mínimo abre um gap de energia, permitindo o surgimento de quasipartículas mesmo em regimes antes dominados pela catástrofe de Anderson. O mecanismo também esclarece a transição entre estados polarônicos e moleculares.
Segundo o doutorando Eugen Dizer, principal autor do estudo, a teoria oferece uma descrição adaptável a diferentes dimensões espaciais e tipos de interação. Os resultados têm aplicação direta em experimentos com gases atômicos ultrafrios, materiais bidimensionais e novos semicondutores.
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A pesquisa integra o Cluster de Excelência STRUCTURES e o Centro Colaborativo de Pesquisas ISOQUANT 1225 da Universidade de Heidelberg. O artigo completo foi publicado na revista Physical Review Letters sob o título “Mass-Gap Description of Heavy Impurities in Fermi Gases”.
Com informações de Nanowerk
