Existem alguns experimentos de mecânica quântica que ajudam a comprovar os princípios desse universo tão interessante. Confira mais.
O universo das partículas dos átomos é fascinante e muitos cientistas já fizeram experimentos de mecânica quântica para tentar entender mais.
Afinal, existem comportamentos bastante distintos dos observados na física clássica. Cientistas e pensadores podem debater sobre a beleza ou o interesse de uma determinada teoria.
No entanto, o que realmente importa, em última análise, é se ela está em conformidade com as evidências experimentais.
E a mecânica quântica, a cada dia que passa, tem se consolidado, com base em experimentos científicos cada vez mais surpreendentes e precisos.
Conceitos como emaranhamento quântico, efeito túnel e sobreposição não são apenas teorias baseadas em cálculos complexos. Esses fenômenos são confirmados por testes cada vez mais precisos.
Além disso, alguns deles são fundamentais para o avanço de diversas tecnologias atuais.
Por isso, confira alguns dos experimentos de mecânica quântica que trazem os aspectos mais fascinantes, que ocorrem unicamente nesse universo.
6 experimentos de mecânica quântica e suas particularidades
1. Superposição quântica
No universo quântico, partículas como elétrons podem ocupar diversos estados ao mesmo tempo – um fenômeno chamado superposição. Isso difere completamente de objetos clássicos, que só podem existir em um estado de cada vez.
Um exemplo clássico de superposição é o experimento do gato de Schrödinger, onde um gato em uma caixa fechada pode estar vivo e morto simultaneamente até ser observado.
Embora o gato seja conhecido por existir apenas no campo das ideias, o conceito que ele ilustra já foi confirmado em outro experimento científico.
O experimento da dupla fenda conduzido por Thomas Young em 1801 foi adaptado para partículas como elétrons, mostrando que elas apresentam padrões de interferência, indicando a superposição.
Cientistas como Richard Feynman contribuíram para a compreensão desse fenômeno com experimentos de mecânica quântica posteriores.
2. Emaranhamento
O fenômeno do emaranhamento quântico é único, onde partículas se conectam de forma que o estado de uma influencia instantaneamente o estado da outra, não importando a distância entre elas.
Esse fenômeno, chamado por Einstein de “ação fantasmagórica à distância”, foi comprovado experimentalmente diversas vezes.
Em 1982, Alain Aspect realizou um experimento que confirmou o emaranhamento quântico, mostrando que a medição do estado de uma partícula afeta instantaneamente o estado da outra, mesmo a grandes distâncias.
A equipe de Alain Aspect na França, juntamente com pesquisadores como Anton Zeilinger e John Clauser, desempenharam um papel fundamental nesse campo.
3. Dualidade onda-partícula
No mundo quântico, partículas como elétrons e fótons apresentam características tanto de partículas quanto de ondas, dependendo do experimento realizado.
Essa dualidade se evidencia no teste da dupla fenda, no qual as partículas geram um padrão de interferência comum em ondas, mesmo quando disparam individualmente.
O teste da dupla fenda, adaptado para partículas como elétrons por Clinton Davisson e Lester Germer em 1927, confirmou a natureza dual das partículas. Davisson e Germer, nos Estados Unidos, juntamente com Louis de Broglie, que formulou a teoria da dualidade, são os principais nomes ligados a essa descoberta.
4. Tunelamento quântico
O fenômeno do tunelamento quântico possibilita que partículas ultrapassem barreiras energéticas consideradas intransponíveis no mundo clássico.
Esse efeito desempenha um papel fundamental em diversos processos naturais, como a fusão nuclear em estrelas, e também ocorre em tecnologias modernas, como os diodos túnel e o microscópio de varredura por tunelamento.
A criação do microscópio de varredura por tunelamento (STM) em 1981, por Gerd Binnig e Heinrich Rohrer, possibilitou a observação de átomos individuais e confirmou a existência do tunelamento.
Os pesquisadores do IBM Zurich Research Laboratory receberam o Prêmio Nobel de Física em 1986 por essa importante inovação.
5. Princípio da incerteza de Heisenberg
O conceito de incerteza, desenvolvido matematicamente por Werner Heisenberg, revela a impossibilidade de determinar ao mesmo tempo a posição exata e o momento linear de uma partícula.
Essa incerteza fundamental é característica nos experimentos de mecânica quântica, em contraste com a previsibilidade da física clássica.
Ao longo dos anos, diversos experimentos têm confirmado essa incerteza nas medições quânticas.
Testes realizados com fótons em laboratórios ópticos modernos têm reafirmado constantemente esse princípio. Werner Heisenberg e outros físicos quânticos subsequentes contribuíram para o estabelecimento dessa teoria.
6. Decoerência
Por fim, a superposição e o emaranhamento são fenômenos quânticos fundamentais, porém são sensíveis e podem se afetar pela interação com o ambiente, resultando na decoerência.
Esse processo marca a transição do comportamento quântico para o comportamento clássico, levando à perda de coerência e ao surgimento de resultados probabilísticos.
Os experimentos conduzidos por Serge Haroche e David Wineland, que investigaram a decoerência em sistemas de íons e cavidades ópticas, demonstraram como a interação com o ambiente provoca a mudança de estados quânticos para estados clássicos.
Em reconhecimento a essas contribuições, Haroche e Wineland foram laureados com o Prêmio Nobel de Física em 2012.
Enquanto a mecânica clássica descreve o movimento de uma bola em uma rampa, a mecânica quântica descreve, por exemplo, o comportamento do átomo de hidrogênio.
A força da física quântica reside em sua capacidade de prever observações experimentais.
Fonte: Revista Galileu