Incerteza quântica pode ser “observada” a olho nu

Por , em 19.02.2013

Um novo estudo publicado na revista Science demonstrou que o princípio da incerteza, uma das regras mais famosas da física quântica, também opera em objetos macroscópicos, visíveis a olho nu.

O princípio, descrito pelo físico Werner Heisenberg há quase um século, afirma que o simples ato de medir a posição de uma partícula, como um elétron, necessariamente perturba sua dinâmica. Isso significa que, quanto mais precisamente você tentar medir a localização da partícula, menos você saberá sobre o quão rápido ela está se movendo, e vice-versa.

Ou seja, não é possível medir todas as propriedades de uma partícula quântica (seja uma molécula, um átomo ou partícula subatômica) com precisão absoluta, porque a medição da primeira propriedade causa uma perturbação na partícula e compromete a medição das outras.

Em teoria, este princípio opera em todos os objetos. Na prática, no entanto, os cientistas pensavam que seus efeitos eram consideráveis apenas no reino minúsculo governado pela mecânica quântica (as regras da mecânica quântica, proposta no começo do século 20, são importantes na escala subatômica, onde coisas “esquisitas” são possíveis).

Agora, físicos mostraram que os efeitos deste princípio podem ser detectados até mesmo em objetos visíveis a olho nu.

Relevância x tamanho

“O princípio da incerteza é baseado em quanto qualquer ato de medição pode ser perturbado. Se, por exemplo, um fóton, ou partícula de luz, a partir de um microscópio é usado para ver um elétron, a dinâmica do fóton vai perturbar a dinâmica do elétron”, explica um dos autores do estudo, Tom Purdy, físico do JILA, um instituto da Universidade do Colorado em Boulder (EUA) em parceria com o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA. “Mas, quanto maior o objeto, menos efeito tal fóton do microscópio terá sobre sua dinâmica, tornando o princípio da incerteza cada vez menos relevante em escalas maiores”.

Recentemente, no entanto, os físicos foram descobrindo limites cada vez maiores em que o princípio de incerteza é relevante.

Sendo assim, Purdy e seus colegas resolveram testar até onde poderiam sentir uma diferença de medição causada pelo princípio.

O experimento

Os cientistas criaram um tambor de 0,5 milímetros de largura feito de nitreto de silício, um material cerâmico usado em naves espaciais. Em seguida, colocaram o tambor entre dois espelhos, e apontaram a luz de um laser nele.

Essencialmente, o tambor é medido quando fótons saltam dele, e os espelhos desviam uma determinada quantidade de partículas. Aumentar o número de fótons deveria, portanto, aumentar a precisão da medição.

Porém, mais fótons causaram flutuações cada vez maiores que fizeram os espelhos tremerem violentamente, limitando a precisão da medição. Essa agitação extra é a prova do princípio da incerteza em ação.

Incerteza quântica Na prática

As descobertas podem ter implicações na busca de ondas gravitacionais previstas pela teoria da relatividade geral de Einstein.

Nos próximos anos, o Interferometer Gravitational Wave Observatory LIGO), um par de observatórios que ficam em Louisiana e Washington (EUA), usará pequenos sensores para medir as ondas gravitacionais no espaço-tempo. Com as novas informações, o princípio da incerteza pode definir limites para as habilidades de medição deste interferômetro.

De acordo com especialistas, os resultados deste experimento são inovadores por mostrarem que tanto a mecânica clássica quanto a quântica operam na mesma escala.

“Metade de um milímetro é algo que podemos segurar em nossas mãos”, disse Saurya Das, um físico teórico da Universidade de Lethbridge, no Canadá, que não estava envolvido no estudo. “Obviamente, a mecânica clássica é válida, mas agora a mecânica quântica também se torna relevante nesse tamanho”.[NBCNews]

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2 comentários

  • Cesar Pinheiro:

    me parece, e esse artigo me faz mais certo disso, que o espaço entre o macro e o micro, entre a realidade observável e a realidade quântica é mediado pelo caos.

  • ydecazio:

    Medir hologramas é dificil.

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