A ciência quântica geralmente se preocupa com escalas ultrapequenas, onde a matemática da probabilidade se torna uma ferramenta mais útil do que as descrições “clássicas” da matéria. Agora, uma nova pesquisa apresentou uma forma de medir “o mundo quântico” de massas muito maiores.
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Há muito tempo que os cientistas querem testar a natureza quântica de objetos maiores: o consenso geral é que a física quântica se aplica a todas as escalas, mas à medida que os objetos crescem em massa e complexidade, a sua qualidade quântica torna-se mais difícil de observar.
Agora, uma equipe da University College London (UCL), da Universidade de Southampton, no Reino Unido, e do Instituto Bose, na Índia, apresentou uma abordagem para medição quântica que poderia, teoricamente, ser aplicada a algo, independentemente de sua massa ou energia.
“Nosso experimento proposto pode testar se um objeto é clássico ou quântico, verificando se um ato de observação pode levar a uma mudança em seu movimento”, diz o físico Debarshi Das, da UCL.
A física quântica descreve um Universo onde os objetos não são definidos por uma única medida, mas como uma gama de possibilidades. Um elétron pode estar girando para cima e para baixo ou ter uma grande chance de existir mais em algumas áreas do que em outras, por exemplo.
Em teoria, isso não se limita a pequenas coisas. Na verdade, seu próprio corpo pode ser descrito como tendo uma probabilidade muito alta de sentar naquela cadeira e uma probabilidade muito (muito!) baixa de estar na Lua.
Há apenas uma verdade fundamental a lembrar – você toca, você percebe. Observar o estado quântico de um objeto, seja um elétron ou uma pessoa sentada em uma cadeira, requer interações com um sistema de medição, forçando-o a ter uma única medição.
Existem maneiras de capturar objetos com suas calças quânticas ainda abaixadas, mas elas exigem manter o objeto em um estado fundamental – superfrio, imóvel, completamente isolado de seu ambiente.
Isso é complicado de fazer com partículas individuais e fica muito mais desafiador à medida que o tamanho da escala aumenta. A nova proposta utiliza uma abordagem totalmente nova, que utiliza uma combinação de afirmações conhecidas como Leggett-Garg inequalities e No-Signaling in Time conditions.
Na verdade, esses dois conceitos descrevem um Universo familiar, onde uma pessoa está sentada em uma cadeira, mesmo que a sala esteja escura e você não possa vê-la. Acender a luz não revelará de repente que eles estão debaixo da cama.
Se um experimento encontrar evidências que de alguma forma entrem em conflito com essas afirmações, poderemos ter um vislumbre da imprecisão quântica em uma escala maior.
A equipe propõe que os objetos possam ser observados enquanto oscilam sobre um pêndulo, como uma bola na ponta de um pedaço de barbante.
A luz seria então lançada nas duas metades da configuração experimental em momentos diferentes – contando como observação – e os resultados do segundo flash indicariam se o comportamento quântico estava acontecendo, porque o primeiro flash afetaria tudo o que estivesse em movimento.
Ainda estamos falando de uma configuração complexa que exigiria alguns equipamentos sofisticados e condições semelhantes às do estado fundamental – mas através do uso de movimento e duas medições (flashes de luz), algumas das restrições à massa são removidas.
“Uma multidão num jogo de futebol não pode afetar o resultado do jogo simplesmente olhando fixamente”, diz Das. “Mas com a mecânica quântica, o próprio ato de observação ou medição muda o sistema.”
A próxima etapa é tentar esta configuração proposta em um experimento real. Os espelhos do Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro Laser (LIGO na sigla em inglês) nos EUA já foram propostos como candidatos adequados para exame.
Esses espelhos atuam como um único objeto de 10 quilogramas (22 libras), um grande avanço em relação ao tamanho típico dos objetos analisados para efeitos quânticos – qualquer coisa até cerca de um quintilionésimo de grama.
“Nosso esquema tem amplas implicações conceituais”, diz o físico Sougato Bose, da UCL. “Isso poderia ampliar o domínio da mecânica quântica e investigar se esta teoria fundamental da natureza é válida apenas em certas escalas ou se também é válida para massas maiores.”
A pesquisa foi publicada na Physical Review Letters e a matéria em ScienceAlert
