O vazio que reforça a supercondutividade: como as flutuações quânticas do vácuo elevaram a temperatura do NbSe₂

O vácuo, no sentido habitual, é o vazio onde não há nada. Mas, na física quântica, até o espaço «vazio» fervilha de partículas virtuais que nascem e desaparecem, criando flutuações constantes. Foram precisamente essas oscilações invisíveis que os cientistas utilizaram pela primeira vez para reforçar a supercondutividade de um material sem contacto direto nem influência externa.

Investigadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China colocaram um dissileneto de nióbio ultradelgado (NbSe₂) numa cavidade «escura» especial — um ressonador de terahertz com anel fendido. Esta conceção reforça as flutuações quânticas do campo eletromagnético no interior do vácuo. Em resultado, a temperatura de transição da supercondutividade aumentou 5,4 % na amostra de seis camadas, e também aumentaram de forma notável a corrente crítica e o campo magnético crítico.

A supercondutividade surge quando os eletrões formam pares e se movem sem resistência a baixas temperaturas. Normalmente, para elevar essa temperatura são necessários aditivos químicos, pressão ou campos magnéticos fortes. Aqui, porém, o efeito foi alcançado através da troca de fotões virtuais entre o material e o vácuo reforçado da cavidade. A energia do estado supercondutor diminui, tornando-o mais estável.

Os cientistas realizaram uma série de experiências de controlo, alterando a geometria da cavidade, a frequência e os materiais, para excluir causas comuns como a tensão mecânica ou a contaminação. O reforço manifestou-se de forma ressonante — apenas quando a frequência da cavidade coincidia com as flutuações de baixa energia do supercondutor. Isto confirmou o papel precisamente do vácuo quântico.

A descoberta lança as bases de uma nova abordagem — a «vacuónica», em que um vazio concebido especialmente se torna um instrumento de controlo dos estados quânticos. O método não exige uma influência energética direta e pode funcionar sem contacto, o que é especialmente valioso para nanoestruturas frágeis.

Em perspetiva, tais cavidades ajudarão a criar supercondutores mais eficientes para computadores quânticos, aparelhos de ressonância magnética e linhas de transmissão de energia com poupança energética. O vazio deixa de ser um fundo passivo e transforma-se num participante ativo dos processos quânticos.