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Luz é gerada é partir do nada
10/06/2011, 6:06 PM
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O estranho mundo quântico

Se você não entende nada de física quântica, não se avexe: Richard Feynman, um dos mais aclamados físicos do último século, dizia que ninguém entende de física quântica.

A realidade, contudo, é que ela está lá e, de forma bem prática, é a física quântica que explica o funcionamento dos computadores, dos supercondutores, dos microscópios eletrônicos, das comunicações por fibra óptica, enfim, de quase tudo o que nos leva a chamar o período em que vivemos de “era da tecnologia”.

Mas que a física quântica é estranha, isso ela é, sobretudo porque, nas dimensões atômicas e subatômicas, as coisas se comportam de maneiras que ferem nossa intuição, fundamentada no que chamamos de “mundo clássico”, explicado pela “física clássica”.

Vácuo quântico

Um exemplo típico da estranheza do mundo quântico é o vácuo: faça um vácuo perfeito, eliminando tudo de um determinado espaço, até a última molécula e o que você terá? Nada?

Não exatamente: você terá o vácuo quântico.

O vácuo quântico é um estado com a menor energia possível, uma espécie de sopa de campos e ondas de todas as frequências, o que inclui as forças eletromagnéticas, mas também as ondas que representam as partículas.

Nessa sopa real, partículas saltam continuamente entre a existência e a inexistência.

Essas partículas são tão efêmeras que os físicos as chamam de “partículas virtuais”, embora elas tenham efeitos sobre o mundo real.

É por isso que os físicos afirmam que a matéria é resultado das flutuações do vácuo quântico.

Eles acreditam também que corpos celestes extremos podem atuar diretamente sobre o vácuo quântico, produzindo energias capazes de interferir até com fenômenos astrofísicos.

Faça-se a luz

A maior parte dessas explicações ainda está no reino das hipóteses e das teorias. Ou, pelo menos, estava.

Pela primeira vez, uma equipe de físicos afirma ter conseguido gerar coisas desse “nada” quântico. Mais especificamente, eles fizeram com que vácuo quântico gerasse fótons reais. Ainda mais claramente, tentando trazer isso para o senso comum, eles emitiram luz do nada.

Será necessário esperar que outros grupos refaçam o experimento; mas, se confirmado, esta certamente se transformará em uma das experiências científicas mais bizarras e famosas da história, e uma importante prova prática da validade da mecânica quântica.

O espelho gera um chuveiro de fótons, que saem desse nada chamado vácuo quântico, refletem-se no espelho, e surgem para o mundo real, onde podem ser detectados por fotocélulas.

Realizando o virtual

Ora, se o vácuo quântico é uma sopa na qual pululam partículas virtuais, deve ser possível detectar ou mesmo capturar essas partículas. Foi isto o que motivou Per Delsing e seus colegas da Universidade Tecnologia de Chalmers, na Suécia.

Os cientistas já sabiam como detectar indiretamente as partículas virtuais “emitidas” pelo vácuo quântico usando dois espelhos, colocando-os muito próximos um do outro.

Essa proximidade limita a quantidade de partículas virtuais que podem vir à existência entre os dois espelhos. Como passam a existir mais partículas virtuais fora dos espelhos do que entre eles, cria-se uma força que empurra um espelho na direção do outro.

Esse empurrão, conhecido como Força de Casimir, é forte o suficiente para ser medido pelos instrumentos atuais.

Luz do nada

Mas os teóricos previam que as coisas poderiam ficar mais interessantes se fosse usado um espelho só, que poderia absorver energia das partículas virtuais e, sendo um espelho, reemití-las na forma de fótons reais.

O problema é que, para isso dar certo, o espelho teria que se mover a uma velocidade próxima à velocidade da luz, algo impraticável com a tecnologia atual.

Delsing e seus colegas deram um jeito de sair desse impasse usando um sensor extraordinariamente sensível a campos magnéticos, chamado SQUID (Superconducting Quantum Interference Device), e fazendo-o funcionar como um espelho.

Quando um campo magnético atravessa o SQUID, ele move-se ligeiramente. Alterando-se o sentido do campo magnético vários bilhões de vezes por segundo força-se o SQUID-espelho a sacudir velozmente – tão rápido que ele atinge cerca de 5% da velocidade da luz.

E essa velocidade parece ter sido suficiente.

Segundo os físicos, o espelho gera um chuveiro de fótons, que saem desse nada chamado vácuo quântico, refletem-se no espelho, e surgem para o mundo real, onde podem ser detectados por fotocélulas.

Os cientistas afirmam que, conforme previsto pela teoria quântica, os fótons têm cerca de metade da frequência das sacudidas do espelho.

Luz de Feynman

No estágio atual, com este experimento pioneiro, ainda não é possível prever alguma aplicação para o efeito, uma vez que a luz gerada é muito fraca para fins práticos.

Mas pode ser uma luz suficiente para clarear as esquisitices da mecânica quântica e, quem sabe, tirar a razão de Feynman: quem sabe dos cientistas já não estejam começando a entender “alguma coisa” de mecânica quântica?

Se este for o caso, logo poderá ser dada razão a um outro grupo de físicos que, em 2006, previu que será possível, no futuro, construir nanomáquinas alimentadas pela energia do “nada”.

Veja outras pesquisas sobre o vácuo quântico:

 

 

Referência:

1. C.M. Wilson, G. Johansson, A. Pourkabirian, J.R. Johansson, T. Duty, F Nori, P. Delsing “Observation of the Dynamical Casimir Effect in a Superconducting Circuit” (arXiv, 24 May 2011) (Em PDF)


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