Os estados quânticos mais extremos são descobertos por cientistas

Pela primeira vez, físicos descobriram uma maneira de definir matematicamente o grau de quanticidade que qualquer coisa — seja partícula, átomo, molécula ou mesmo um planeta — exibe

A partícula de luz é uma bola zunindo pelo espaço ou um caos que está em todo lugar ao mesmo tempo?

A resposta depende se a influência é maior das as leis absurdas das partículas subatômicas ou das equações determinísticas que governam objetos maiores. Agora, pela primeira vez, físicos descobriram uma maneira de definir matematicamente o grau de quanticidade que qualquer coisa — seja partícula, átomo, molécula ou mesmo um planeta — exibe. O resultado sugere uma maneira de quantificar o quantum e identificar “os estados mais quânticos” de um sistema, que a equipe chama de “Reis e Rainhas da Quanticidade”.

Além de aprofundar nossa compreensão do universo, o trabalho pode encontrar aplicações em tecnologias quânticas, como detectores de ondas gravitacionais e dispositivos de medição ultraprecisos.

O coração da realidade

No coração subatômico da realidade, reina o mundo bizarro da mecânica quântica. Sob essas regras alucinantes, pequenas partículas subatômicas, como os elétrons, podem ser emparelhadas em estranhas superposições de estados — o que significa que um elétron pode existir em vários estados ao mesmo tempo — e suas posições em torno de um átomo e até mesmo seu momento não é fixo até ele ser observado. Essas minúsculas partículas têm até mesmo a capacidade de abrir um túnel através de barreiras aparentemente intransponíveis.

Os objetos clássicos, por outro lado, seguem as regras normais do dia a dia de nossa experiência. Bolas de sinuca colidem; balas de canhão voam em arcos parabólicos; e planetas giram em suas órbitas de acordo com equações físicas bem conhecidas.

Pesquisadores há muito refletem sobre esse estranho estado das coisas, em que algumas entidades no cosmos podem ser definidas classicamente, enquanto outras estão sujeitas a leis quânticas probabilísticas, o que significa que você pode determinar apenas possibilidades.

Mas “de acordo com a mecânica quântica, tudo é mecânico quântico”, disse Aaron Goldberg, físico da Universidade de Toronto no Canadá e principal autor do novo artigo, ao Live Science. “Só porque você não vê essas coisas estranhas todos os dias, não significa que elas não estejam lá.”

O que Goldberg quer dizer é que objetos clássicos como bolas de sinuca são secretamente sistemas quânticos, então existe uma probabilidade infinitesimal de que eles vão, digamos, fazer um túnel através da lateral da mesa de sinuca. Isso sugere que existe um contínuo, com “classicidade” de um lado e “quantum” do outro.

Há pouco tempo, um dos coautores de Goldberg, Luis Sanchez-Soto, da Universidade Complutense de Madri, na Espanha, ministrava uma palestra quando um participante perguntou a ele qual seria o estado mais quântico em que um sistema poderia chegar.

Tentativas anteriores de quantificar o quantum sempre observaram sistemas quânticos específicos, como aqueles que contêm partículas de luz, e assim os resultados não poderiam ser necessariamente aplicados a outros sistemas que incluíam partículas diferentes como átomos. Goldberg, Sanchez-Soto e sua equipe procuraram, em vez disso, uma maneira generalizada de definir extremos em estados quânticos.

“Podemos aplicar isso a qualquer sistema quântico — átomos, moléculas, luz ou mesmo combinações dessas coisas — usando os mesmos princípios orientadores”, disse Goldberg. A equipe descobriu que esses extremos quânticos podem vir em pelo menos dois tipos diferentes, nomeando alguns reis e outros rainhas por sua natureza superlativa.

Eles relataram suas descobertas em 17 de novembro na revista AVS Quantum Science .

Então, o que exatamente significa algo ser “o mais quântico”? É aqui que o trabalho fica complicado, já que é altamente matemático e difícil de visualizar.

Mas Pieter Kok, um físico da Universidade de Sheffield, na Inglaterra, que não estava envolvido no trabalho, sugeriu uma maneira de tentarmos compreendê-lo. Um dos sistemas físicos mais básicos é um oscilador harmônico simples — ou seja, uma esfera na extremidade de uma mola movendo-se para frente e para trás, disse Kok ao Live Science.

Uma partícula quântica estaria no extremo clássico se se comportasse como este sistema de bola e mola, encontrado em pontos específicos no tempo com base no chute inicial que recebeu. Mas se a partícula fosse espalhada mecanicamente de forma quântica de maneira que não tivesse uma posição bem definida e fosse encontrada ao longo do caminho da mola e da bola, ela estaria em um desses estados extremos quânticos.

Apesar de sua peculiaridade, Kok considera os resultados bastante úteis e espera que tenham uma aplicação generalizada. Saber que existe um limite fundamental onde um sistema está agindo da forma mais quântica possível é como saber que a velocidade da luz existe, disse ele.

“Isso coloca restrições em coisas que são complicadas de analisar”, acrescentou.

Goldberg disse que as aplicações mais aparentes deveriam vir da metrologia quântica, onde os engenheiros tentam medir constantes físicas e outras propriedades com extrema precisão. Os detectores de ondas gravitacionais, por exemplo, precisam ser capazes de medir a distância entre dois espelhos melhor que 1 / 10.000 do tamanho de um núcleo atômico (em nível de precisão). Usando os princípios do artigo os físicos podem ser capazes de aprimorar esse feito impressionante.

Mas as descobertas também podem ajudar pesquisadores em áreas como comunicações por fibra óptica, processamento de informações e computação quântica. “Provavelmente há muitas aplicações sobre os quais ainda nem pensamos”, disse Goldberg, entusiasmado.

COMPARTILHAR

DEIXE UM COMENTÁRIO:

George W. Bush: o suposto plano para matar ex-presidente dos EUA desbaratado pelo FBI

Um simpatizante do Estado Islâmico planejava assassinar o ex-presidente dos EUA George W. Bush, mas o plano foi descoberto pelo FBI (polícia federal americana), segundo autoridades dos Estados Unidos. O suspeito, um residente de Ohio, supostamente …

O que se sabe sobre misterioso surto de varíola dos macacos

Casos recentes da doença na América do Norte e Europa acenderam o alerta entre especialistas. Endêmico na África, vírus é transmitido por animais contaminados e por contato próximo prolongado entre pessoas. Autoridades de saúde na América …

EUA: Estudo traz primeiros resultados 'promissores' de vacina de RNA mensageiro contra Aids

Uma vacina usando a tecnologia de RNA mensageiro, a mesma que algumas vacinas contra a Covid-19, pode ser usada desta vez contra a Aids. É o que mostram os primeiros resultados promissores de testes …

Viagem de Lula à Argentina visa fortalecer governo de Fernández e teoria de lawfare contra Kirchner

O ex-presidente Lula será o primeiro estrangeiro a discursar diante de uma multidão na Praça de Maio, em Buenos Aires, em um ato destinado a renovar o vínculo do governo argentino com o seu …

Após EUA, vários países se mobilizam em boicote aos Jogos Olímpicos de Inverno de Pequim

Reino Unido, Austrália, Canadá, Nova Zelândia seguiram os passos dos Estados Unidos e anunciaram que também vão participar do “boicote diplomático” aos Jogos Olímpicos de Inverno de Pequim, previstos para fevereiro. Os países acusam …

Musk anuncia que Neuralink testará microchips neuronais em humanos em 2022

O bilionário e empreendedor norte-americano referiu que já testou com sucesso um implante cerebral em um macaco, e quer agora que essa tecnologia seja aplicada em humanos. Os humanos poderão ter implantes cerebrais da empresa Neuralink …

Cientistas americanos encontram substância contra coronavírus em algas para sushi

Biólogos americanos esperam que sua descoberta ajude na criação de tratamentos antivírus com base em plantas. Os cientistas determinaram que o sulfato de rhamnan – polissacarídeo componente das algas verdes Monostroma nitidum, utilizadas para embrulhar o …

Mulheres comandam metade dos ministérios no governo Scholz

Futuro chanceler confirma nomes finais do seu governo, que deverá começar os trabalhos ainda esta semana. Percentual de mulheres no comando de ministérios federais é o maior da história da Alemanha. O próximo chanceler federal da …

Biden e Putin fazem videoconferência para tentar resolver impasse na Ucrânia

Joe Biden e Vladimir Putin se preparam para uma vídeoconferência nesta terça-feira (7) em um momento em que as tensões entre Washington e Moscou se intensificam com rumores de uma iminente invasão da Ucrânia …

Aung San Suu Kyi é condenada a 4 anos de prisão

Líder deposta por golpe militar em Mianmar enfrenta série de acusações que a Anistia Internacional chama de falsas. Novo veredicto deve sair nos próximos dias. A líder deposta de Mianmar, Aung San Suu Kyi, foi condenada …