O gato de Schrödinger quer viajar para o espaço

Especialistas de mais de 30 instituições de todo o mundo propuseram-se a investigar a transição entre o limite quântico e o clássico a partir do espaço exterior.

Publicado na Investigación y Ciencia

A teoria que muitos qualificam como a mais bem sucedida da história da ciência tem muito pouco a ver com a experiência cotidiana. Por que a mecânica quântica difere tanto da mecânica newtoniana? Existe algum limite físico de massa ou de tamanho a partir do qual a primeira deixe de ser válida? Se isso não ocorre assim, por que os efeitos quânticos não são observados em objetos macroscópicos?

Para responder a tais perguntas, há algum tempo os físicos tentaram realizar experimentos de interferência e superposição quântica em objetos cada vez maiores. Em 1999, em um trabalho agora famoso, Markus Arndt e outros pesquisadores da Universidade de Viena, foram capazes de observar um padrão de interferência com moléculas de fulereno C60, constituída por 60 átomos de carbono. Desde então, esse limite foi estendido para moléculas com cerca de 104 unidades de massa atômica (UMA), formada por alguns milhares de átomos. Um recorde para os padrões quânticos, mas ainda longe do nível verdadeiramente macroscópica.

A dificuldade fundamental que colide contra tais experimentos é que, para observar os efeitos quânticos, o sistema do objeto de estudo tem de ser perfeitamente isolado do meio ambiente. Isso exige temperaturas muito baixas, um vácuo quase perfeito e, a partir de certa massa, evitar gradientes gravitacionais e vibrações a que possam estar submetidos a configuração experimental.

Essas dificuldades podem ser contornadas, talvez, de um ambiente até então inexplorado para esses fins: o espaço exterior. Assim, os pesquisadores acreditam na colaboração do MAQRO, um consórcio formado por especialistas de mais de 30 instituições em todo o mundo que apresentou recentemente a sua proposta para a Agência Espacial Europeia (ESA). O relatório do projeto foi publicado há alguns dias no repositório de artigos científicos arXiv.

Segundo os seus proponentes, as condições altas no vácuo, as baixas temperaturas e a microgravidade típicas do espaço exterior permitiram aumentar várias ordens no limite de magnitude com o que chocam os experimentos realizados em terra firme. “MAQRO possibilitaria trabalhar com partículas entre 108 e 1011 (UMA), em princípio, observáveis a olho nu”, assegura Rainer Kaltenbaek, pesquisador da Universidade de Viena e líder do projeto.

Uma fronteira difusa

Impressão artistíca do experimento LISA Pathfinder, da ESA, escolhido pelos proponentes do projeto MAQRO como um modelo tecnológico para levar a mecânica quântica para o espaço. Crédito da Imagem: ESA.
Impressão artística do experimento LISA Pathfinder, da ESA, escolhido pelos proponentes do projeto MAQRO como um modelo tecnológico para levar a mecânica quântica para o espaço. Crédito da Imagem: ESA.

Os especialistas acreditam que tal projeto com MAQRO permitira testar alguns modelos alternativos para a mecânica quântica padrão; em particular, aqueles que postulam um colapso objetivo da função de onda quando o sistema alcança um determinado limiar de massa. (Segundo a explicação tradicional, baseada na decoerência, o chamado “colapso” da função de onda só tem lugar de maneira efetiva, não literal e aparece devido as interações no sistema quântico com o meio ambiente). “Incluindo um ‘resultado nulo’ – um perfeito acordo com as predições da teoria quântica – supondo um tremendo avanço, já que descartaria toda uma série de modelos teóricos alternativos que, hoje por hoje, não poderiam ser testados”, explica Kaltenbaek.

Adán Cabello, um especialista em teoria quântica da Universidade de Sevilha e que não faz parte da colaboração do MAQRO, considera que tal projeto seria viável. “Talvez pudessem descartar certos modelos que predizem que o “colapso” do estado quântico é um efeito físico com realidade objetiva”, diz o pesquisador. Para Mafalda Almeida, do Instituto de Ciências Fotônicas de Castelldefels, a importância teórica de um projeto como esse é clara: “Permitiria abordar duas grandes questões: o estudo de modelos de decoerência e da relação entre a mecânica quântica e a gravidade”, aponta. O pesquisador também avalia a qualidade científica dos membros do projeto: “São cientistas de primeira linha no campo da informação quântica, tanto teórica como experimental, de modo tecnicamente concebível que a proposta é acessível, no entanto decorrente de todos os tipos de desafios.”

Por enquanto, porém, os pesquisadores terão que esperar. O projeto MAQRO não foi pré-selecionado para o programa da Cosmic Vision 2015-2025 da ESA, concebido para grandes projetos a agência considerará empreender durante a próxima década. Kaltenbaek diz que a decisão era esperada: “Para esta chamada, a ESA buscava missões de baixo risco e que pudessem ser implementadas sem necessidade de um desenvolvimento excessivo. MAQRO não se ajustava a esse perfil.” Contudo, o pesquisador está otimista para o futuro: “Temos recebido o apoiado das agências espaciais da Austria, França, Alemanha, Reino Unido e Suíça. Com alguns anos de margem para desenvolver alguns aspectos técnicos, acreditamos que o MAQRO terá uma oportunidade na próxima convocatória de projetos da ESA.”

Mais informações no site de colaboração da MAQRO. Uma versão da proposta pode ser baixada no repositório de artigos científicos arXiv.

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Douglas Rodrigues Aguiar de Oliveira
Sou fundador da Universo Racionalista | Graduando em Tecnologia em Redes de Computadores pela Universidade de Franca | Especialista em Fundamentals of Computing Network Security ( • Design and Analyze Secure Networked Systems • Basic Cryptography and Programming with Crypto API • Hacking and Patching • Secure Networked System with Firewall and IDS ) pela University of Colorado | Especialização em andamento em Cybersecurity ( • Computer Forensics • Network Security • Cybersecurity Fundamentals • Cybersecurity Risk Management • Cybersecurity Capstone ) pela Rochester Institute of Technology | Certificação em Information Security Specialist ( • InfoSec Foundation • Ethical Hacking Essentials • Computer Forensics Foundation ) pela ITCERTS | Certificação em Information Security Analyst ( • Information Security Policy Foundation • Vulnerability Management Foundation ) pela ITCERTS | Cursei integralmente as disciplinas teóricas em Licenciatura em Filosofia pela Universidade de Franca, mas não realizei o estágio supervisionado para a obtenção do diploma de Ensino Superior | Especialista em Journey of the Universe: A Story for Our Times pela Yale University | Colaborador do Instituto Ética, Racionalidade e Futuro da Humanidade | Colunista da Climatologia Geográfica | Membro da Rede Brasileira de Astrobiologia | Abaixo, segue o endereço do currículo na plataforma Lattes e LinkedIn.