Físicos conseguem medir o tempo para átomos atravessarem um túnel quântico

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Na Física, o mundo quântico é um dos mais esquisitos. Se, na ficção, tenta-se abordar o assunto de maneira mais divertida, como em Homem-Formiga, na vida real esse universo ainda gera muitas estranhezas.

Nesse lugar curioso, objetos separados por quilômetros podem estar conectados, enquanto partículas podem estar em dois lugares ao mesmo tempo. Porém, uma das coisas mais intrigantes é como certas partículas podem atravessar barreiras supostamente intransponíveis.

Medir o tempo em que a partícula atravessa essa barreira, em um fenômeno chamado de tunelamento quântico, sempre foi um desafio. Agora, cientistas do Instituto Canadense de Pesquisas Avançadas conseguiram calcular o tempo em que uma partícula entra nessa barreira, atravessa o túnel e sai do outro lado.

“O tunelamento quântico é um dos fenômenos quânticos mais intrigantes”, explicou Aephraim Steinberg, codiretor do Programa de Ciência da Informação Quântica no instituto que fez a descoberta, em entrevista ao Space. “É fantástico que agora possamos estudá-lo dessa maneira”, complementou,o físico, que também é um dos autores do estudo.

O tunelamento quântico não é novo, inclusive sendo usado em chips eletrônicos chamados diodos de túnel, que permitem a passagem da eletricidade em apenas uma direção. Outros equipamentos também utilizam o fenômeno, que ainda não é totalmente compreendido pelos físicos – alguns até acham que as partículas subatômicas aparecem automaticamente do outro lado da barreira, como se tivessem sido teletransportadas.

Já foi tentado mapear o tunelamento, mas é difícil determinar onde ele começa e 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 ela leva para atravessá-lo. “O experimento é uma conquista técnica de tirar o fôlego”, comemorou o professor de Física Drew Alton,  da Universidade Augustana (EUA).

experiência contou com cerca de 8 mil átomos de rubídio resfriados a um bilionésimo de grau acima do zero absoluto – do contrário, eles se moveriam de maneira aleatória em altas velocidades, sendo impossível de controlar e medir. Com ajuda de um laser, foi criada a barreira a ser atravessada (ela tinha espessura de 1,3 micrômetro, ou cerca de 2,5 mil átomos de rubídio). Outro laser ajudou a empurrar o material em direção à barreira: conforme esperado, a maioria dos átomos rebateu na barreira, mas cerca de 3% deles conseguiu atravessá-la, levando apenas 0,6 milissegundo para isso.

As implicações do estudo ainda são incertas, mas ele pode abrir portas para novas experiências. Os físicos de Toronto agora querem tentar medir a velocidade do átomo em diferentes partes do túnel, inclusive utilizando barreiras mais espessas. Com isso, espera-se conhecer um pouco mais de um universo tão desconhecido.

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