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22 de outubro de 2015

Café com física: “Ferromagnetismo: um exemplo ‘completo’ de quebra espontâne de simetria?”

Caf_com_fsica-loguinhoA supercondutividade constitui um exemplo de quebra espontânea de simetria cujos modos coletivos tem gap (massa) no espectro e o seu mecanismo engendra analogias bastante diretas com o mecanismo de Higgs de geração de massa. Historicamente, o entendimento da supercondutividade inspirou trabalhos em física de partículas, que se iniciaram com Nambu e Jona-Lasinio, e cujo desenvolvimento levou à resolução do conflito entre massas observadas e a necessidade da existência de modos não massivos (Nambu -Goldstone) em um estado proveniente de quebra espontênea de simetria. Num outro ângulo, é comum usar-se o ferromagnetismo como exemplo de quebra espontânea de simetria e suas consequências, devido à sua simplicidade e importância básica.

Nesta palestra, pretendo ilustrar o paralelismo entre algumas dessas idéias em duas áreas de pesquisa, sempre com o olhar do físico de matéria condensada. Mostrarei alguns resultados da teoria de líquidos de Fermi ferromagnéticos sobre os quais pode-se argumentar a existência de um modo massivo no ferromagnetismo (além do modo usual, não massivo). Trata-se de um modo longitudinal (de amplitude) do parâmetro de ordem e portanto um modo do tipo “Higgs”. No entanto, ilustrarei que, mesmo em regimes de interação forte, o modo de Goldstone prevalece, o que aparentemente impede completar a analogia para dizer que há um mecanismo de formação de massa no caso ferromagnético.

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Instituto de Física de São Carlos - IFSC Universidade de São Paulo - USP
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