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FÍSICOS CONSEGUIRAM MANIPULAR E OBSERVAR O VÁCUO

FÍSICOS CONSEGUIRAM MANIPULAR E OBSERVAR O VÁCUO

Vácuo (ou o ‘Nada Puro’) não é um vazio total, pelo menos é o que afirma a mecânica quântica. Parece um conceito estranho, mas de acordo com a física quântica o vácuo é preenchido por energia quântica e partículas que entram e saem da existência a cada momento. São estranhos sinais conhecidos como flutuações quânticas.

Durante décadas, havia apenas sinais indiretos dessas flutuações quânticas mas, em 2015, pesquisadores afirmaram que detectaram essas flutuações de forma direta. Eles alegam que deram mais um passo em frente, manipulando o próprio vácuo e detectando as mudanças nesses estranhos sinais.

Se os resultados forem confirmados, estes pesquisadores podem ter descoberto uma nova forma de observar e testar a esfera da física quântica sem interferir nela.  Isto é importante pois um dos maiores problemas com a mecânica quântica é que as tentativas de medir ou observar o sistema quântico sempre culmina em sua destruição.

Em primeiro lugar, vamos pensar nele de uma forma clássica, ou seja, um espaço totalmente vazio de matéria, com a menor energia possível. Mas um resultado de um dos princípios fundamentais da mecânica quântica, o famoso princípio da incerteza de Heisenberg, diz que há um limite para o quanto podemos saber sobre partículas quânticas.

Como resultado, o vácuo não é vazio, mas cheio de energia e de pares partícula-antipartícula que aparecem e desaparecem de forma aleatória.

Flutuações quânticas

Essas partículas do vácuo são invisíveis, mas influenciam o universo. Essas flutuações quânticas produzem flutuações nos campos elétricos que podem afetar elétrons. Foi desta forma que cientistas puderam demonstrar indiretamente a sua presença na década de 1940.

Então, em 2015, um grupo liderado por Alfred Leitenstorfer, pesquisador da Universidade de Konstanz, na Alemanha, afirmou que as flutuações foram detectadas diretamente ao observar a sua influência nas ondas de luz.
Para fazer isso, os investigadores dispararam no vácuo um laser de pulso curto, que dura apenas alguns fento-segundos, isto é, um milionésimo de um bilionésimo de segundo.

A configuração em que um longo pulso de luz de “bomba” (vermelho) muda a polarização de um pulso de luz curto de “sonda” (verde) também serve para medir o efeito de flutuações de vácuo – simplesmente desligando o feixe de bomba. Imagem: C. Riek ET AL. , SCIENCE (2015)

Esta afirmação ainda está em discussão, mas os cientistas levaram a experiência para o próximo nível ao “espremer” o vácuo, e disseram que puderam observar as estranhas mudanças nas flutuações quânticas.

Geralmente, quando se procura pelos efeitos das flutuações quânticas numa única partícula de luz, é necessário detectar essa partícula, ou aumentá-la, para conseguir ver o efeito. E isso poderia remover a assinatura quântica deixada naquele fotão, que é semelhante ao que a equipa fez em 2015.

Vácuo vs Balão

Desta vez, ao invés de ampliar os fótons, o grupo estudou a luz no domínio do tempo. Isso pode parecer estranho, mas no vácuo, espaço e tempo se comportam da mesma forma, então é possível examinar um deles para aprender mais sobre o outro.

Em alguns pontos, as flutuações ficaram mais ‘barulhentas’ que o som de fundo do vácuo espremido, e em outros, ficaram mais ‘quietas’. Leitenstorfer compara isso com o trânsito de carros: quando há um funil que faz os carros se acumularem atrás dele, assim que os carros conseguem passar por ele a densidade de carros vai diminuir novamente.

A mesma coisa acontece com o vácuo, conforme ele é espremido em um lugar, a distribuição de flutuações quânticas muda, e elas podem acelerar ou diminuir de velocidade como resultado. Este efeito pode ser medido no domínio do tempo, que você pode observar na imagem abaixo. O pico no centro é a compressão no vácuo:

Outra coisa estranha também acontece: as flutuações em alguns lugares parecem diminuir abaixo do nível de barulho de fundo, que é menor que o estado normal de locais vazios, algo que os cientistas chamam de “fenômeno espantoso”.

“Como a nova técnica de medição não precisa absorver os fótons ou ampliá-los para conseguir medi-los, então é possível detectar o som de fundo eletromagnético do vácuo e consequentemente também os desvios controlados desse estado normal, criados pelos pesquisadores”, diz uma nota publicada para a imprensa.

Mesmo com resultados impressionantes, é possível que os pesquisadores só tenham alcançado medições fracas, um tipo de medição que não interfere no estado quântico, mas também não diz aos pesquisadores muita coisa sobre esses sistemas.

 

Pesquisa principal publicana da revista científica Science [neste link] e [neste link]

Pesquisa mais recente publicana na revista científica Nature [neste link]

via: Science Alert


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