Átomos realmente param quando observador?

O famoso paradoxo do gato de Schrödinger demonstra que um gato quântico fechado em uma caixa está vivo e morto ao mesmo tempo até que alguém abra a caixa, ponto em que ele se torna um ou o outro, tal é a estranheza da mecânica quântica. Mas se um mero ato de observação determina o resultado de um experimento, o que acontece se nós nunca desviarmos o olhar? Resposta: o tempo para.

Essa é a conclusão de um novo estudo realizado por físicos da Universidade de Cornell, nos EUA. Eles construíram um experimento elaborado para demonstrar que fazer uma série de medições rápidas de átomos – o equivalente a olhar para o sistema sem piscar – essencialmente congela o sistema no lugar. É como um dos anjos que choram na série Doctor Who, aquelas estátuas assustadoras que estão “quanticamente bloqueadas”: elas só podem se mover quando não estão sendo observadas diretamente – assim como os fantasminhas daquelas fases mal assombradas de Super Mario World.

Esta é a versão quântica de um dos paradoxos de Zeno, proposto pela primeira vez por um antigo filósofo grego chamado Zeno de Elea, que gostava de mexer com as suposições das pessoas. Pense desta maneira: para que uma das estátuas já referidas se desloque de um ponto a outro, ela deve primeiro atravessar metade da distância até esse ponto. Mas, para chegar a essa metade, ela deve primeiro atravessar metade da distância para essa metade, em seguida, a metade da distância para essa outra metade, e assim por diante, ad infinitum. Zeno concluiu que isso “provava” que o anjo nunca poderia ir do ponto A ao ponto B, e, portanto, o movimento era impossível.

Às vezes alguns experimentos devem ser deixados no reino abstrato da filosofia. Porque é claro que é possível que o anjo vá de A para B.

Efeito Zeno Quântico

Mas, no mundo subatômico, onde a mecânica quântica reina suprema, algo muito semelhante a este paradoxo realmente ocorre. Divida o tempo em pedaços suficientemente pequenos e tudo realmente congela no lugar. Isso é conhecido como o “efeito Zeno quântico”.

Na teoria do gato de Schrödinger, é o decaimento dos átomos radioativos que importa, uma vez que é isso o que provoca a liberação do veneno – ou não. Existem dois estados possíveis: A (os átomos não decaem) e B (os átomos decaem). Se nós nunca olharmos dentro da caixa, conforme o tempo passa, uma superposição de ambos os estados A e B irá surgir. É só quando olhamos para dentro que essa estranha superposição está em A ou B.

Em 1977, os físicos sugeriram que, se você não parasse de olhar continuamente para a caixa, por assim dizer – ou seja, fazer medições em intervalos tão curtos que você estaria fazendo essencialmente uma medição contínua – não haveria decaimento, porque o sistema não tem tempo para evoluir para uma superposição. Em vez disso, ele se mantém em colapso de volta ao seu estado original. Então, uma panela quântica, se observada, nunca ferve. Assim como a estátua e o fantasminha do Mario também não se movem.

Átomos quânticos param de verdade

Não é apenas teoria. O experimento da Cornell é apenas o mais recente em uma série de experiências que confirmam que o efeito Zeno quântico realmente acontece. (Há também um “efeito anti-Zeno”, no qual olhar para a panela quântica metafórica faz ela ferver mais rapidamente. Esta teoria também foi confirmada experimentalmente).

A equipe da Cornell usou lasers para interceptar um gás de rubídio refrigerado a temperaturas super-resfriadas em uma estrutura de luz. Graças às peculiaridades da mecânica quântica, a cada momento um átomo conseguia escapar por um túnel para fora da armadilha.

Mas quando eles repetidamente eletrocutaram os átomos com pulsos de laser em intervalos cada vez mais curtos – o equivalente a olhar a caixa de Schroedinger dentro de novo e de novo e de novo -, eles descobriram que isso tornava mais difícil para os átomos presos saírem para fora do túnel. Quando os intervalos tornaram-se curtos o suficiente, os átomos congelaram no lugar. 

Fonte: Gizmodo