9 de Outubro de 2012 / às 17:48 / 5 anos atrás

Nobel vai para experimento de estar ao mesmo tempo em dois lugares

Por Sharon Begley e Chris Wickham

NOVA YORK/LONDRES, 9 Out (Reuters) - O físico norte-americano David Wineland e o francês Serge Haroche dividiram o Prêmio Nobel de Física em 2012 por fazer o que Wineland já descreveu como “truque científico”.

O que eles fizeram foi aplicar uma das teorias mais bem-sucedidas da física --a mecânica quântica, que por um século governa o micromundo no qual até mesmo um átomo parece grande-- a objetos do laboratório.

Físico do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, que integra o Departamento de Comércio dos Estados Unidos, Wineland foi elogiado por apreender átomos eletricamente carregados, ou íons, e controlá-los e medi-los com partículas da luz, ou fótons. Haroche, do College de France, fez um trabalho similar.

No mundo quântico descoberto por Niels Bohr, Erwin Schroedinger e outros gigantes da física do começo do século 20, objetos minúsculos como os elétrons podem estar em dois lugares ao mesmo tempo. Eles também podem se comportar como uma partícula em um momento e no seguinte como uma onda, dependendo de como um observador tenta medi-los.

Em outras palavras, o simples ato da observação determina a forma que eles tomam e mesmo o que é a realidade. Isso, é claro, não descreve o macromundo dos objetos maiores que as pessoas vivenciam no dia a dia. Uma chave para os feitos de Wineland e de Haroche foi fazer a “esquisitice quântica” mostrar o seu rosto no mundo macro.

Wineland descreveu seu experimento como “uma nano-versão de uma bolinha de gude rolando para frente e para trás em uma tigela e estando do lado direito e do esquerdo simultaneamente”.

Em um experimento seminal, ele e sua equipe atingiram átomos --que são enormes para os padrões quânticos-- com uma luz de laser. Depois de algum tempo, o átomo absorvia um fóton, ou uma partícula de luz, e se mexia. Se os cientistas desligassem a luz antes, o átomo permanecia onde estava.

Se eles emitissem o feixe pela quantidade certa de tempo, o átomo teria uma chance de 50 por cento de se mexer. Na mecânica quântica, essa chance de 50 por cento é chamada de “superposição” e é mais conhecida pelo exemplo extravagante do gato imaginário, cunhado pelo físico austríaco Schroedinger.

Imagine que um gato esteja trancado em uma caixa com um átomo radioativo, disse Schroedinger, e que o átomo tenha uma chance de 50 por cento de se decompor em um minuto. Se ele se decompõe, emite uma partícula que atinge um frasco de cianureto e libera o gás venenoso, matando o gato.

Depois de um minuto, o gato está vivo ou morto? De acordo com a “superposição”, o átomo está em um estado combinado de intacto e decomposto e assim também está o gato -- em uma superposição de vivo e morto. Apenas quando um observador olha dentro da caixa uma das possibilidades -vivo ou morto-- se torna realidade.

Supunha-se que a superposição existia apenas em um mundo quântico inacessível aos experimentos do mundo real. Wineland conseguiu fazer isso no laboratório. Quando ele atingiu o átomo com metade da luz necessária para movê-lo, ele simultaneamente ficou imóvel e em movimento, até estar em dois locais, a 80 nanômetros (bilionésimos do metro) de distância, ao mesmo tempo.

Como os cientistas sabem isso? Cada versão do átomo interferiu com a outra de forma mensurável. O trabalho leva à esperança do desenvolvimento de novas tecnologias, como computadores quânticos, que fariam um laptop convencional parecer um ábaco em termos de potência e velocidade.

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