Compreender e refinar o fator giromagnético, ou “fator G”, é mais do que um objetivo teórico – afeta diretamente a forma como melhoramos os instrumentos do mundo real, como máquinas de ressonância magnética, relógios atômicos e sensores quânticos. Estas tecnologias dependem da medição precisa de como as partículas minúsculas interagem com os campos magnéticos, e mesmo pequenas melhorias nessa compreensão podem levar a imagens mais nítidas, tempo preciso e sensores melhores.
O fator g é um número que ajuda a descrever como partículas como os elétrons respondem aos campos magnéticos. Isto nos diz como a força magnética do próprio elétron está relacionada à maneira como ele gira. Num trabalho realizado há quase um século, o físico Paul Track previu que esse valor seria exatamente dois. Mas descobertas posteriores da física moderna mostraram que esse número era ligeiramente superior a dois. Esta pequena diferença, chamada “momento antimagnético”, que significa uma pequena mas importante mudança no comportamento magnético esperado, é uma pista útil para testar as nossas teorias atuais sobre como o Universo funciona.
O professor Jing-Ling Chen, Jing-Yan Fan e Xiang-Ru Xie da Universidade de Nankai apresentaram uma ideia nova e ousada que pode mudar a forma como os cientistas pensam sobre este fator G. A sua investigação, publicada na revista Science Results in Physics, fornece uma nova explicação para a razão pela qual o factor g pode mudar. O conceito, que eles chamam de “acoplamento elétron-braydon”, mostra que mesmo sem usar teorias quânticas de campo avançadas – que descrevem como as partículas interagem em pequenas escalas – o fator g do elétron ainda pode ser alterado de maneiras significativas.
No centro dessa ideia está algo chamado “braidon”, que se baseia em padrões de tranças – como a forma como os fios são entrelaçados. Esses padrões, chamados relações de rede, são usados em algumas áreas da física para explicar como as partículas podem se comportar de maneiras especiais, especialmente em sistemas onde a sua estrutura é importante. A equipe do professor Chen descobriu que a equação chave usada para descrever a energia do elétron, chamada hamiltoniana do caminhão, só pode ser considerada como parte de um sistema maior. Neste quadro mais amplo, aparecem naturalmente mais duas versões desta equação, cada uma fornecendo uma visão ligeiramente diferente do mesmo elétron. Ao combinar o elétron regular com essas formas alternativas, eles criaram uma versão mista do elétron que se comportava de maneira diferente em um campo magnético.
Esta mixagem depende de duas configurações ajustáveis, conhecidas como ângulos de mixagem. São valores que determinam quanto de cada versão de um elétron está na mistura, como misturar cores em diferentes proporções. Os cientistas mostraram que, ao alterar estes ângulos, o fator g também pode mudar. Num exemplo que estudaram, o factor g muda com base numa simples ligação matemática entre estes ângulos e na rapidez com que o electrão se move em relação à sua massa. “Nossos resultados lançam uma nova luz sobre o problema dos momentos magnéticos anômalos dos léptons”, observou o professor Chen. Os léptons são uma família de partículas que inclui elétrons, múons e partículas tau.
É importante ressaltar que este processo de mistura não cria novas partículas. Ele muda a forma existente de descrever o elétron usando ferramentas matemáticas. “O emaranhado de Dirac não é uma partícula nova. Ou seja, o emaranhado de Dirac ainda é um elétron, mas um ‘elétron’ transformado unitariamente”, explicou o professor Chen. Uma transformação unitária é um método matemático que representa algo sem alterar suas propriedades físicas essenciais. Em outras palavras, braydon é apenas outra maneira de se referir a um único elétron, e não a um tipo diferente de substância.
O método também pode ser aplicado a outras partículas mais pesadas, como elétrons, como múons e partículas tau. Essas partículas são mais afetadas por mudanças no fator g devido à sua maior massa. Usando as mesmas equações, os cientistas podem descobrir que tipo de combinação pode explicar as diferenças observadas nos experimentos. Isto dá aos físicos uma nova ferramenta para compreender resultados estranhos.
Embora esta ideia ainda seja teórica – ainda não foi confirmada por experiências – ela oferece uma excelente oportunidade para testes no mundo real. Os cientistas podem procurar sinais de que o factor g está a mudar de novas formas, não devido a forças externas ou novas partículas, mas devido à forma como o electrão se mistura com versões alternativas de si mesmo. Se isto for verdade, poderá ajudar a esclarecer os resultados de ensaios anteriores e fornecer uma melhor orientação para os futuros. O professor Chen sugere que é necessário mais trabalho para compreender as leis de simetria mais profundas – os padrões fundamentais – que ajudam a explicar as leis físicas por trás desta composição. Por enquanto, o professor Chen acredita que a ideia “cria uma forma atraente para os físicos descobrirem uma ‘nova física’”.
Nota de diário
Chen J.-L., Fan X.-Y., Shi X.-R. “Possível mecanismo para alterar o fator giromagnético.” Resultados de Física, 2025; 69: 108125. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rinp.2025.108125
Sobre o autor
Jing Ling Chen Ele é professor de física na Universidade Nankai. Ele recebeu seu bacharelado (1994), mestrado (1997) e doutorado (2000) pela Nankai University, PR China. Foi pós-doutorado no Instituto de Física Aplicada de Pequim (2000-2002) e pesquisador na Universidade Nacional de Cingapura (2002-2005), respectivamente. Seu interesse de pesquisa está em física quântica e informação quântica, especialmente problemas quânticos fundamentais, como paradoxo EPR, emaranhamento quântico, direção EPR, não localidade de Bell e contexto quântico. Paul Ehrenfest ganhou o prêmio de melhor artigo para fundações quânticas (2021) por sua contribuição às fundações quânticas. Recentemente, ele fez algumas pesquisas originais, como propor o potencial vetorial de vorticidade, apresentar o efeito Aharonov-Bohm do tipo vorticidade e prever a onda de velocidade angular de vorticidade.
