Pesquisadores da Universidade Federal da Paraíba (UFPB) criaram modelos teóricos que podem revolucionar até a levitação magnética em trens de alta velocidade, mais conhecidos como trens-bala. Em pesquisa realizada de 2015 a 2019, os cientistas da UFPB conseguiram modificar diferentes partículas de campos da Física, como o magnético.

“O estudo de estruturas localizadas se relaciona com diversas demandas atuais. Desenvolvemos modelos que suportam, por exemplo, novas propriedades magnéticas. Esses materiais podem ser de interesse na levitação magnética em trens de alta velocidade”, afirma Matheus Marques, egresso do curso de doutorado do Programa de Pós-graduação em Física da UFPB e principal autor do estudo. 

A fim de apresentar outras possíveis contribuições da sua pesquisa teórica, o cientista explica que, na última década, partículas na escala nanométrica, denominadas de bimagnéticas, começaram a ser estudadas. Elas são compostas por núcleo e casca e têm potencial para diversas aplicações, como no desenvolvimento de dispositivos de armazenamento, em absorção de micro-ondas e na biomedicina, em contrastes para exames de ressonância magnética. 

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Inspirados nesses materiais bimagnéticos, foi desenvolvido um modelo teórico que os pesquisadores chamam de monopolos bimagnéticos, que podem ser compostos por núcleo e casca ou duas cascas e que ainda não foram encontrados na natureza. 

“Por exemplo, um imã tem dois polos. Se a gente o dividir ao meio, cada parte permanecerá com dois polos. Os monopolos magnéticos têm apenas um polo. É uma quebra de paradigma. Conseguiríamos melhorar todas as aplicações que envolvem campos magnéticos”, diz o pesquisador, que teve orientação do professor Dionísio Bazeia, coorientação de Roberto Menezes e colaboração de Laercio Losano, todos professores da UFPB. 

De acordo com Matheus Marques, é possível também encontrar aplicações do estudo no cenário de mundo-brana. Como é sabido, nosso universo possui quatro dimensões, três espaciais e uma temporal. Teoriza-se que o universo pode estar imerso em uma dimensão extra. Esse cenário é chamado de “mundo-brana”. 

“Nesse caso, a brana, que poderia representar nosso universo, está imersa no que chamamos de bulk, um espaço com cinco dimensões espaço-temporais. Há, essencialmente, dois tipos de brana: fina e espessa. Em nosso trabalho, desenvolvemos modelos de brana com caráter híbrido, comportando-se como brana fina ou espessa, a depender da região do espaço em que se está. Também desenvolvemos um modelo que suporta assimetria nas branas híbridas, o que poderia estar relacionado à aceleração do universo”. 

Mais recentemente, como consequência da tese, foi iniciado o estudo de modelos que suportam estruturas localizadas eletricamente carregadas. “No eletromagnetismo clássico, o campo elétrico não assume um valor bem definido na localização de uma carga elétrica. Através de modificações no meio em que a carga elétrica está imersa, mostramos que é possível regularizá-lo. Também investigamos sistemas de duas cargas, chamados dipolos, que são importantes no estudo de emissão e absorção de radiação eletromagnética e também em sistemas elétricos, como antenas”, ressalta Matheus Marques. 

O egresso da UFPB destaca que a pesquisa pode resultar em infinitas aplicações e que novos modelos são necessários para descrever o comportamento específico de sistemas de interesse atual. “É um problema em evolução contínua. Esperamos que nossos modelos contribuam para o desenvolvimento da área, fomentando pesquisas futuras”, comentou. 

A tese de doutorado foi premiada nacionalmente pela Sociedade Brasileira de Física, que a elegeu como a melhor na área de partículas e campos, na edição 2020 da premiação, e também a premiou com uma menção honorífica no Prêmio José Leite Lopes de melhor tese de doutoramento 2020. O trabalho também foi premiado na UFPB, com o Prêmio PRPG de Teses 2020 e o Prêmio Lenilde Duarte de Sá 2020, na área de Ciências Exatas e da Terra e Engenharias. Por causa da pandemia de Covid-19, os prêmios foram anunciados neste ano. 

No país, o estudo foi realizado com bolsa de doutorado do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). No exterior, com bolsa da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), para um sanduíche na University of Pennsylvania, sob orientação de Mirjam Cvetič. 

A pesquisa resultou na publicação de 21 artigos em periódicos internacionais. Ivanice Zafalan e Danilo Moreira, também estudantes de doutorado à época, contribuíram em alguns. 

O trabalho contou ainda com a cooperação dos professores e pesquisadores Gonzalo Olmo, da Universidad de Valencia, na Espanha; Roldão da Rocha, da Universidade Federal do ABC; de Dmitry Melnikov, do International Institute of Physics e Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).

Fonte: UFPB