Mesmo moléculas enormes seguem as regras bizarras do mundo quântico

Por , em 1.10.2019

Você pode pensar que o mundo é um só, mas ele na verdade pode ser dividido em dois mundos que seguem algumas regras diferentes.

Um deles seria aquele em que vivemos, das coisas que podemos enxergar, como pessoas, plantas, estrelas e planetas, e o outro seria o mundo quântico, das coisas minúsculas que não vemos a olho nu, mas sim precisamos de certos instrumentos para poder estudá-las.

Esse mundo quântico opera de acordo com alguns códigos estranhos. Por exemplo, partículas quânticas podem agir tanto como ondas, espalhadas pelo espaço, quanto como partículas, ou pontos discretos no espaço. Átomos, elétrons e outros objetos muito pequenos já foram observados “transitando” de um estado a outro.

Mas em que ponto algo se torna grande o suficiente para não operar mais segundo as leis do mundo quântico? Essa é uma questão que tem intrigado cientistas há anos, mas os experimentos para tentar respondê-la são desafiadores.

Agora, um novo estudo conduzido pelo físico Markus Arndt, da Universidade de Viena (Áustria), mostrou o maior objeto até à data a se comportar tanto quanto onda quanto como partícula.

O estudo         

A equipe de Arndt estudou uma molécula composta de 2.000 átomos, do tamanho de algumas proteínas. Ela é duas vezes e meia maior do que o recorde anterior de experimento semelhante.

Para provar que a molécula agia de fato como onda e partícula, os pesquisadores a injetaram em um tubo de 5 metros, a acertaram com um raio laser e a observaram sair pelo outro lado em um padrão de interferência (um padrão listrado, com listras escuras e claras) que sugeriu ondas colidindo e se combinando.

Falando assim, parece algo extremamente simples de se alcançar, mas o experimento exigiu muitos cuidados. Quanto maior a molécula, mais fácil fica para ela esquentar, colidir com algo ou até se quebrar.

Para comprovar sua capacidade de agir como onda, os pesquisadores precisaram controlar cuidadosamente sua velocidade e manter o tubo em um vácuo que o impedisse de balançar e interferir com o estudo. Também precisaram escolher a molécula sintética perfeita –  C707H260F908N16S53Zn4 -, fazendo-a passar por fendas como a do famoso experimento da dupla fenda.

Mundo quântico x mundo “normal”

Uma das possibilidades que os pesquisadores exploram é que o mundo quântico não seja tão diferente assim do nosso, e que suas regras bizarras possam ser aplicadas a todas as escalas.

“Você e eu, enquanto nos sentamos e conversamos, não nos sentimos quânticos. Parece que temos contornos distintos e não colidimos e nos combinamos como ondas em um lago. A questão é: por que o mundo parece tão normal quando a mecânica quântica é tão estranha?”, questiona Arndt.

O próximo passo do estudo é realizar um experimento com um objeto ainda maior, por exemplo, tentar observar propriedades de onda em nanopartículas de metal dez vezes mais pesadas que a molécula utilizada nesta experiência.

Um dia, os cientistas podem até conseguir demonstrar propriedades quânticas em objetos macroscópicos, como um vírus ou uma bactéria. Quem sabe? Por enquanto, estamos desafiando limites, mas ainda não sabemos onde podemos desenhar a linha entre o nosso mundo e o estranho universo quântico.

Um artigo sobre o estudo foi publicado na revista científica Nature Physics. [Wired]

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