Plasticidade gigante do hélio-4

O elemento hélio (He) tem duas formas estáveis nucleares, chamadas isótopos: He3 e He4. O comportamento do He é singular entre todos os elementos: é o único elemento que se torna superfluido à pressão atmosférica e é o único elemento que resiste a se solidificar a temperatura zero, mesmo a pressões de 20 atm.

À temperatura ambiente, o hélio se comporta como um gás. Mas, ao se reduzir a temperatura abaixo de 4K  ele se torna líquido. Reduzindo-se ainda a temperatura abaixo de 2K o He4 apresenta uma fase chamada  superfluida, na qual o líquido flui sem viscosidade. O estado sólido do He4 só é estabelecido a altas pressões, acima de 25 vezes a pressão atmosférica.

No sólido de He4, a distribuição interna dos átomos é hexagonal, numa rede conhecida pela sigla hcp (hexagonal close packed). Um fenômeno ainda em investigação no He4 hcp é a resposta do cristal a forças externas relativamente altas. Enquanto um sólido normal plástico permanece  deformado após a ação da força, este material retoma a forma original, ou seja sua plasticidade é reversível, comportamento denominado plasticidade gigante.

Para investigar o  comportamento do He4 sólido, em particular a  plasticidade gigante, um trio de cientistas – Edgar Borda, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, nos Estados Unidos, Wei Cai, na Universidade de Stanford, e Maurice de Koning, do Instituto de Física "Gleb Wataghin", da Unicamp (Universidade Estadual de Campinas) – lançou mão de simulações de Monte Carlo para o estudo da estrutura e mobilidade de defeitos no ordenamento atômico do sólido chamados discordâncias.  Concluindo que esses defeitos se deslocam com facilidade: a resistência da rede ao movimento é desprezível.

O trabalho, publicado em 20 de julho no “Physical Review Letters”, lança luz sobre a questão da plasticidade gigante em hélio-4 hcp, que já foi observada, mas ainda não é totalmente compreendida.

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