Uma folha de papel dobrada mantém um vinco. Mesmo se você desdobrar, essa história permanece. É um exemplo básico de memória material. Estruturas microscópicas retêm informações sobre como foram comprimidas, esticadas ou agitadas.
Isto não é apenas curiosidades sobre física. Compreender como essas marcas se formam pode mudar a forma como projetamos materiais que reagem ao seu ambiente. Também pode servir como modelo físico para a neurociência. Como a memória de curto prazo substitui a memória de longo prazo? Uma suspensão de partículas num líquido espesso parece oferecer uma resposta literal.
Pesquisadores da Penn State descobriram que duas memórias concorrentes podem coexistir em suspensões simples. Eles lutam. Eles se alteram. E às vezes um mata o outro.
Quando as memórias colidem
O estudo concentra-se em suspensões não brownianas. Pense em calda de chocolate ou concreto molhado. Partículas grandes flutuam em um líquido viscoso. Eles são pesados demais para o movimento browniano – a dança nervosa impulsionada pela energia térmica. Em vez disso, o seu movimento é ditado por forças externas. Mexendo. Tremendo.
Trabalhos anteriores mostraram que essas misturas retêm dados específicos. Mexê-los imprime uma memória direcional. Balançá-los de um lado para o outro registra a amplitude, ou força, desse movimento. Até agora, cada memória tinha sido estudada isoladamente.
Surendra Padamata, o principal aluno de pós-graduação do projeto, foi direto: “Quando você salva um arquivo no seu computador, essa nova memória não influencia quaisquer outros arquivos já existentes. Mas na neurociência, sabemos que uma memória de longo prazo pode mudar com o tempo.”
Considere um livro lido na adolescência. É uma história simples então. Leia-o décadas depois, depois que a vida tiver complicado sua visão e as camadas mudarem. Novas experiências de curto prazo reescrevem a interpretação de dados antigos.
A equipe queria ver se a matéria se comporta dessa maneira. Um material consegue lembrar onde foi empurrado e com que força? E o que acontece quando essas memórias entram em conflito?
Apagando o Passado
A resposta está na intensidade.
Em experimentos publicados na Physical Review Letters – e selecionados como sugestão do editor – os pesquisadores primeiro agitaram a suspensão. Isso travou em um registro direcional. Então, eles balançaram a mistura em intensidades variadas.
O balanço suave permitiu que ambas as memórias sobrevivessem. A suspensão lembrou a agitação inicial e a oscilação suave.
Mas aumentou o calor? Literalmente, o movimento.
À medida que o balanço se intensificava, a memória direcional começou a desaparecer. Não apenas enfraqueceu. Ele desapareceu. A um certo limite, o novo movimento apagou completamente o caminho anterior, retornando a suspensão a um estado vazio e perfeitamente simétrico.
“Além desse limite, o próprio balanço começa a criar uma nova memória direcional”, observou Padamata. O disco antigo desapareceu. O novo assumiu.
Por que a competição acontece
Por que uma memória apaga a outra? A equipe propõe uma razão mecânica simples: frequência de contato.
Durante o balanço fraco, as partículas não se chocam com frequência suficiente para perturbar a estrutura existente. Ambas as memórias persistem.
Mas fortes forças de balanço são encontros freqüentes e violentos. As partículas embaralham a configuração muito rapidamente para que o histórico direcional mais antigo seja mantido. O sistema é reiniciado.
Este limite na capacidade de memória pode ser universal. Aparece não apenas em líquidos. Nathan Keim, professor associado e líder da equipe, aponta que memórias direcionais e de amplitude semelhantes aparecem em vidros macios e embalagens granulares. Esses materiais têm uma física microscópica muito diferente. No entanto, eles compartilham essa restrição.
A matéria desordenada parece ter um arquivo limitado. Não é possível classificar infinitas entradas concorrentes.
Além da bancada do laboratório
As implicações vão muito além dos periódicos de física.
Keim sugere que essas descobertas poderiam modelar a memória biológica. Ou talvez geofísica. Imagine estratos rochosos que retêm “memórias” de mudanças ou vibrações de temperatura passadas. Essas marcas internas poderiam prever riscos de terremoto? O sumidouro desmorona?
Se as rochas se lembrarem, poderemos apagar essas memórias perigosas. Poderemos encontrar uma forma de repor a tensão, reduzindo o risco geológico ou construindo melhores modelos preditivos para áreas propensas a desastres.
O Programa Human Frontier Science financiou esta análise da teimosia da matéria. Os resultados são nítidos. A memória na matéria não é um arquivo estático. É um campo de batalha.
E às vezes, a voz mais alta vence.
