Os cientistas do Instituto Niels Bohr (NBI, na siga em inglês), da Universidade de Copenhague, têm sido fundamentais para desenvolver uma resposta "prática" para um desafio intrinsecamente ligado a um princípio muito fundamental da física quântica: o Princípio da incerteza de Heisenberg. Os pesquisadores da NBI usaram luz laser para ligar átomos de césio e uma membrana vibratória. A pesquisa, o primeiro de seu tipo, aponta para sensores capazes de medir o movimento com precisão inédita.
Nossas vidas são repletas de sensores que reúnem todo tipo de informações - e alguns sensores estão integrados em nossos celulares, que, por exemplo, nos permitem medir as distâncias que cobrimos quando caminhamos - e, assim, também calculamos quantas calorias queimamos graças ao exercício. E isso para a maioria das pessoas parece bastante comum.
No entanto, ao medir estruturas de átomos ou emissões de luz a nível quântico por meio de microscópios avançados ou outras formas de equipamento especial, as coisas ficam um pouco mais complicadas devido a um problema que durante a década de 1920 teve toda a atenção de Niels Bohr, bem como Werner Heisenberg. E este problema - o que tem a ver com o fato de que as precisões de uma medida inevitavelmente danificam outras medidas realizadas no nível quântico - é descrito como o Princípio da Incerteza de Heisenberg.
Em um relatório científico publicado na edição desta semana da Nature, pesquisadores do NBI, com base em uma série de experiências, demonstram que o Princípio de Incerteza de Heisenberg até certo ponto pode ser neutralizado. Isso nunca foi mostrado antes, e os resultados podem desencadear o desenvolvimento de novos equipamentos de medição e sensores novos e melhores.
O professor Eugene Polzik, chefe da Quantum Optics (QUANTOP) do Niels Bohr Institute, encarregou-se da pesquisa - que incluiu a construção de uma membrana vibratória e uma nuvem atômica trancada em uma pequena gaiola de vidro.
O Princípio de Incerteza de Heisenberg basicamente diz que você não pode simultaneamente saber a posição exata e a velocidade exata de um objeto.
O que tem a ver com o fato de que as observações realizadas através de um microscópio que opera com luz laser inevitavelmente levará o objeto a ser "chutado". Isso acontece porque a luz é um fluxo de fótons que, quando refletida fora do objeto, dá "pontapés" aleatórios - e como resultado desses chutes, o objeto começa a se mover de forma aleatória.
Este fenômeno é conhecido como Quantum Back Action (QBA) - e esses movimentos aleatórios colocam um limite para a precisão com que as medições podem ser realizadas no nível quântico.
Para realizar os experimentos o professor da NBI, Polzik e sua equipe de pesquisadores do NBI usaram uma membrana "feita sob medida" como o objeto observado ao nível quântico e uma nuvem de átomos de Césio encapsulados em uma pequena gaiola ou célula de vidro.
A ideia é enviar deliberadamente a luz laser utilizada para estudar os movimentos da membrana no nível quântico através da nuvem atômica encapsulada na célula de vidro. A luz atinge a membrana, explica Eugene Polzik, resultando na luz laser -fótons "chutando" o objeto - ou seja, a membrana - assim como a nuvem atômica, e esses "chutes", por assim dizer, se cancelam. Isso significa que não há mais nenhuma ação de Quantum Back - e, portanto, não há limitações quanto à precisão e as medições podem ser realizadas a nível quântico ".
O fato de que é realmente possível "enganar" o Princípio da Incerteza de Heisenberg além de melhorar significativamente celulares, GPS e pesquisas geológicas, também pode ser significativo em relação a uma melhor compreensão das ondas gravitacionais.
Em setembro de 2015, o experimento americano LIGO foi capaz de publicar os primeiros registros diretos e medidas de ondas gravitacionais decorrentes de uma colisão entre dois buracos negros muito grandes.
No entanto, o equipamento utilizado pela LIGO é influenciado pela Quantum Back Action, e a nova pesquisa do NBI pode ser capaz de eliminar esse problema, diz Eugene Polzik.
Fonte: Space Daily, via Instituto Niels Bohr
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