Os físicos podem medir o tempo que leva para os átomos passarem por um túnel quântico

No Fisica, o mundo quântico é um dos mais estranhos. Se na ficção você tenta abordar o assunto de uma forma mais divertida, como em Homem Formiga, na vida real este universo ainda gera muitas esquisitices.

Neste lugar curioso, objetos separados por quilômetros podem ser conectados, enquanto as partículas podem estar em dois lugares ao mesmo tempo. No entanto, uma das coisas mais intrigantes é como certas partículas podem cruzar barreiras supostamente intransponíveis.

Medir o tempo que a partícula atravessa essa barreira, em um fenômeno chamado tunelamento quântico, sempre foi um desafio. Agora, os cientistas do Instituto Canadense de Pesquisa Avançada conseguiram calcular o momento em que uma partícula entra naquela barreira, passa pelo túnel e sai pelo outro lado.

“O túnel quântico é um dos fenômenos quânticos mais intrigantes”, explicou Aephraim Steinberg, codiretor do Ciência da Informação Quântica no instituto que fez a descoberta, em entrevista ao Espaço. “É ótimo que agora possamos estudá-lo dessa forma”, acrescentou o físico, que também é um dos autores do estudo.

O tunelamento quântico não é novo, incluindo o uso em chips eletrônicos chamados de diodos de túnel, que permitem que a eletricidade passe em apenas uma direção. Outras equipes também usam o fenômeno, que os físicos ainda não entendem completamente; alguns até pensam que as partículas subatômicas aparecem automaticamente do outro lado da barreira, como se tivessem sido teletransportadas.

Foi feita uma tentativa de mapear os túneis, mas é difícil determinar onde começa e onde termina. Na nova metodologia, os cientistas criaram uma espécie de relógio com ímãs, que funciona apenas quando a partícula entra no túnel, podendo medir o tempo que leva para passar por ele. “O experimento é uma conquista técnica impressionante”, comemorou o professor de física Drew Alton, da Universidade de Augustana (EE.).

UMA experiência tinha cerca de 8.000 átomos de rubídio resfriados a um bilionésimo de grau acima do zero absoluto; caso contrário, eles se moveriam aleatoriamente em altas velocidades, tornando-os impossíveis de controlar e medir. Com a ajuda de um Ser estar, a barreira a ser cruzada foi criada (tinha 1,3 microns de espessura, ou cerca de 2,5 mil átomos de rubídio). De outros Ser estar ajudou a empurrar o material em direção à barreira: Como esperado, a maioria dos átomos atingiu a barreira, mas cerca de 3% deles conseguiu passar e levou apenas 0,6 milissegundos para fazer isso.

As implicações do estudo ainda são incertas, mas pode abrir a porta para novas experiências. Os físicos em Toronto agora querem tentar medir a velocidade do átomo em diferentes partes do túnel, incluindo o uso de barreiras mais grossas. Com isso, espera-se conhecer um pouco mais sobre um universo tão desconhecido.

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