O tempo pode fluir nos dois sentidos nos materiais

Materiais Avanados

Redação do Site Inovação Tecnológica – 30/01/2024

Envelhecimento dos materiais

A seta do tempo, o fluir inexorvel do tempo do passado para o futuro, tem intrigado os cientistas h sculos.

Ns no vemos nada voltando no tempo, como um copo de vidro se “desquebrando”, mas as equaes que descrevem o movimento se aplicam indistintamente caso o tempo esteja indo ou esteja voltando.

Um vdeo de um pndulo balanando livre, por exemplo, tem a mesma aparncia se for apresentado de trs para frente. A irreversibilidade cotidiana que experimentamos s entra em ao atravs de outra lei da natureza, a segunda lei da termodinmica, que afirma que a desordem em um sistema cresce constantemente – se o copo de vidro quebrado se recompusesse, a desordem diminuiria.

Mas parece haver mais nessa histria.

Quando Till Bohmer e colegas da Universidade Darmstadt, na Alemanha, estavam observando o processo de degradao, ou envelhecimento, dos materiais, eles descobriram um fenmeno surpreendente.

Ao observar os movimentos das molculas em um vidro ou em um plstico, o pesquisador descobriu que esses movimentos so reversveis no tempo se forem vistos de uma determinada perspectiva.

Tempo material

Vidros e plsticos consistem em um emaranhado de molculas, muito diferente da ordem peridica dos cristais. Essas partculas esto em constante movimento, fazendo com que elas deslizem continuamente para novas posies. Elas buscam permanentemente um estado energtico mais favorvel, o que altera as propriedades do material ao longo do tempo – sim, assim com os plsticos, o vidro envelhece, embora isso possa levar bilhes de anos.

Esse processo de envelhecimento pode ser descrito pelo que conhecido como “tempo material”. Imagine assim: O material possui um relgio interno que funciona de forma diferente do relgio da parede do laboratrio; ou, dito de outro modo, o tempo do material passa a uma velocidade diferente dependendo da rapidez com que as molculas dentro dele se reorganizam.

Como um conceito terico, essa ideia conhecida h mais de meio sculo. Contudo, s agora, pela primeira vez, os fsicos conseguiram medir o “tempo material”.

Foi um desafio enorme porque o “tempo humano” curto demais, no dando para ver as molculas se ajeitando dentro de um vidro, com o “tempo material” parecendo estar totalmente parado. Mas a equipe venceu o desafio usando um mtodo matemtico adequado e uma cmera ultrassensvel.

Quando um laser direcionado para a amostra de vidro, as molculas dentro dele dispersam a luz. Os feixes dispersos se sobrepem e formam um padro catico de pontos claros e escuros no sensor da cmera. Mtodos estatsticos especiais foram ento usados para calcular como as flutuaes das molculas variam ao longo do tempo, medindo pela primeira vez o ritmo dos tique-taques do relgio interno do material.

O envelhecimento continua irreversvel

O experimento valeu a pena. A anlise estatstica das flutuaes moleculares revelou um resultado surpreendente: Em termos de tempo material, as flutuaes das molculas so reversveis no tempo. Isso significa que seu padro de mudana no se altera se o tempo material puder retroceder, semelhante ao vdeo do pndulo, que parece o mesmo quando reproduzido para frente e para trs.

“No entanto, isso no significa que o envelhecimento dos materiais possa ser revertido,” ressalvou Bohmer. “Pelo contrrio, o resultado confirma que o conceito de tempo material foi bem escolhido porque expressa toda a parte irreversvel do envelhecimento do material. Seu tique-taque incorpora a passagem do tempo para o material em questo.”

Tudo o mais que se move no material em relao a esta escala de tempo no contribui para seu envelhecimento – assim como, metaforicamente falando, as crianas que se agitam no banco traseiro de um carro no contribuem para o movimento do veculo.

“Isso nos deixa com uma montanha de perguntas sem respostas,” disse o professor Thomas Blochowicz. “Por exemplo, resta esclarecer at que ponto a reversibilidade observada em termos de tempo material se deve reversibilidade das leis fsicas da natureza, ou como o tique-taque do relgio interno difere para diferentes materiais.”

Os resultados se aplicaram igualmente aos dois materiais amorfos, ou desordenados, vidro e plstico. Em busca de mais respostas, a equipe planeja agora medir o tempo material de cristais perfeitamente ordenados.

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