Quebrando a simetria no mundo quântico

Por , em 4.06.2019

Pela primeira vez, pesquisadores observaram uma quebra em um único sistema quântico. A observação – e a forma como essa observação foi feita – têm consequências em potencial para a física que vão além de compreender como as partículas quânticas interagem.

Os pesquisadores publicaram esses resultados no dia 31 de maio na revista Science.

Chamado de simetria de tempo de paridade, este termo descreve as propriedades de um sistema quântico, ou seja, a evolução do tempo para uma partícula quântica, bem como se a partícula é par ou ímpar.

Independente da movimentação dessas partículas no tempo, o estado de paridade ou imparidade permanece o mesmo no sistema equilibrado. Quando essa paridade muda, o equilíbrio do sistema, ou a simetria do sistema, se quebra.

Para melhor entender as interações quânticas e desenvolver tecnologia de próxima geração, os pesquisadores precisam controlar a simetria dos sistemas. Se eles conseguirem quebrar a simetria, eles poderiam manipular o estado de spin (giro) das partículas quânticas quando elas interagem, resultando em um controle e resultado previsível.

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“Nosso trabalho é relacionado a este controle quântico”, diz Yang Wu, um dos autores do trabalho e doutorando do Laboratório Nacional Hefei da Universidade de Ciência e Tecnologia da China.

Estudo

Wu, seu supervisor do doutorado e colegas usaram nesse estudo um centro vacância de nitrogênio em uma plataforma de diamante. O átomo de nitrogênio com um elétron extra, cercado por átomos de carbono, cria uma cápsula perfeita para investigar a simetria de tempo de paridade do elétron.

O elétron é um sistema único de spin, o que significa que os pesquisadores podem manipular o sistema inteiro ao alterar apenas a evolução do estado de spin do elétron.

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Por meio do que Wu e Xing Rong chamam de método de dilatação, os pesquisadores aplicaram um campo magnético ao eixo do centro de vacância de nitrogênio, levando o elétron a um estado de excitabilidade. Eles então aplicaram pulsos de micro-ondas oscilantes, alterando a paridade e a direção do tempo do sistema e fazendo com que ele se quebrasse e decaísse com o tempo.

Este trabalho deve ajudar em futuros estudos experimentais de alguns fenômenos físicos relacionados à simetria de tempo de paridade. [Phys.org]

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