banner-topo

Trabalho sobre partículas quânticas ganha Nobel de Física

serge-haroche in19 de outubro de 2012
linha-gif

A Academia Real de Ciências da Suécia concedeu o Prêmio Nobel de Física deste ano para o francês Serge Haroche e para o americano David J. Wineland (abaixo) pelos experimentos que permitiram medir e manipular partículas quânticas sem destruí-las. A física quântica estuda as partículas mais fundamentais da física — menores que os átomos e os prótons. De lados opostos do Oceano Atlântico, os dois pesquisadores inventaram métodos capazes de medir essas partículas ao mesmo tempo em que elas mantinham suas características quânticas – o que se pensava impossível. As duas pesquisas abriram portas para uma nova era de experimentos, possibilitaram o desenvolvimento de novas tecnologias e ajudaram na compreensão de nosso mundo em uma escala minúscula.

Na escala quântica, as partículas individuais de luz e matéria, se comportam de maneira diferente, e as leis da física clássica deixam de valer. Efeitos bizarros da física quântica, como a capacidade das partículas apresentarem dois estados diferentes ao mesmo tempo, não eram capazes de ser observados diretamente, uma vez que essas partículas perdiam essas características assim que interagiam com o mundo externo. Desse modo, esses fenômenos só podiam ser previstos a partir de experimentos mentais e conjecturas teóricas. As pesquisas dos dois cientistas, que estudam a interação entre luz e matéria, foram capazes de medir algumas dessas características pela primeira vez.

david-wineland in1O estudo de Wineland se baseou na natureza dos íons, átomos eletricamente carregados. O físico usou campos elétricos para manter as partículas aprisionadas no vácuo, longe da radiação e de altas temperaturas. Com um laser, ele conseguiu controlar o estado energético dos íons, permitindo o estudo de fenômenos quânticos dentro do mecanismo. O laser pode, por exemplo, colocar a partícula no estado de superposição, em que ocupa dois níveis energéticos ao mesmo tempo.

Já a pesquisa de Haroche se focou no comportamento dos fótons, as partículas de luz. Em seu laboratório, ele usou dois espelhos, com três centímetros de distância entre eles, para aprisionar um fóton. Em uma etapa seguinte do experimento, o cientista lançou um átomo em forma de rosca pela cavidade entre os espelhos. Esse átomo foi alterado pela interação com o fóton, e, pela análise de seu estado após atravessar a cavidade, os pesquisadores podem saber se a partícula de luz está presente no experimento ou não. Pela primeira vez, ele foram capazes de medir um fóton sem destruí-lo.

Os métodos inovadores desenvolvidos pelos ganhadores do Nobel permitiram o início do desenvolvimento de duas novas tecnologias. A primeira, que ainda se encontra muito longe de ser colocada em prátia, é o computador quântico. Na teoria, ele permitiria velocidades muito maiores do que as das máquinas de hoje em dia. Os pesquisadores esperam que ele seja desenvolvido ainda neste século, e afete nossa vida do mesmo modo que o computador pessoal mudou o dia a dia das pessoas no século XX. Outra aplicação, essa já atingida em laboratório, foi o desenvolvimento dos chamados relógios óticos, 100 vezes mais precisos do que os relógios atômicos usados hoje, que podem se tornar a base para um novo padrão de contagem de tempo.


© 2013 Tio Oda - Todos os direitos reservados