Uma equipe internacional de cientistas conseguiu uma proeza e tanto: observar uma molécula de grande proporsão ocupar 2 lugares ao mesmo tempo – depois de colocá-la em um estado conhecido como “Superposição Quântica”. E o que isso tem de interessante, exatamente? Primeiro que esse foi o maior corpo já observado nesse estado até agora e, segundo, que o experimento sugere que, em um futuro distante, as viagens no tempo poderão se tornar possíveis (e isso, caro leitor, você há de concordar que é muito interessante!).

Avanço importante

Como você deve saber, uma questão que tira o sono dos cientistas se refere a encontrar uma forma de conciliar a física clássica, aquela que rege as leis do Universo na escala de estrelas, sistemas planetários, galáxias etc., com a física quântica que, por sua vez, se atém ao que rola na escala das partículas elementares – uma vez que as duas não “conversam”  e as regras que definem o que acontece no mundo macro normalmente não se aplicam ao micro.

É aqui que os experimentos com a superposição quântica podem ajudar a construir uma ponte entre as duas físicas. Esse fenômeno se caracteriza por permitir que as partículas sejam capazes de alternar seus estados entre o de partícula e de onda ao mesmo tempo, o que significa que elas podem estar simultaneamente em 2 configurações distintas. Acontece que, a superposição só havia sido observada na escala de átomos, fótons, elétrons e moléculas bem pequenininhas – isso até os cientistas do estudo atual conseguirem a proeza de colocar moléculas enormes nesse estado.

(Fonte: Live Science / Universidade de Viena / Yaakov Fein / Reprodução)

Os pesquisadores não empregaram quaisquer moléculas, mas sim umas que eles criaram em laboratório, contendo uma variedade de elementos e somando 2 mil átomos, mais ou menos, resultando em grandalhonas relativamente estáveis e robustas. E, apesar de terem sido sintetizadas pelo time, elas apresentavam o mesmo comportamento de moléculas convencionais e podem ser direcionadas por feixes de luz – como acontece com as moléculas típicas.

Já o experimento propriamente dito envolveu construir um interferômetro – um dispositivo capaz de medir a sobreposição de 2 ou mais ondas – e usar um laser para “empurrar” as moléculonas através de um tubo contendo uma porção de obstáculos para que a sua passagem pudesse ser monitorada. Foi a partir desses testes que os cientistas descobriram que essas estruturas (maiores do qualquer outra já submetida ao mesmo tipo de teste) podiam ser colocadas em estado de sobreposição quântica.

Breve adendo

Complicado entender o que rolou no estudo? Deixe a gente fazer um breve adendo... Você já deve ter ouvido falar do famoso paradoxo sobre o “Gato de Schrödinger”, em que um felino imaginário se encontra em uma caixa e pode estar vivo ou morto ao mesmo tempo – e cujo real estado só pode ser confirmado quando a caixa é aberta, certo? Esse exercício mental serve para ilustrar diversos conceitos da física, entre eles o de multiestados da mecânica quântica e o fenômeno de sobreposição.

Os testes que os cientistas conduziram já foram realizados antes em escalas menores, como mencionamos, e servem para explicar como os corpos podem agir como partículas e ondas em vários lugares ao mesmo tempo, gerando pequenos padrões de interferência que podem ser medidos. Para isso, normalmente é realizado um experimento conhecido como “experiência da fenda dupla” – que, envolve projetar partículas de luz através de 2 aberturas para comprovar como os fótons se comportam. Veja no esquema abaixo:

(Fonte: Wikimedia Commons / Johannes Kalliauer / Reprodução)

Caso se comportassem apenas como partículas, os fótons projetariam apenas 1 banda no outro lado da barreira com as fendas, mas não é isso o que ocorre nos experimentos. E, no caso dos testes que foram realizados agora com as moléculas, se observou o mesmo fenômeno – ou seja, as medições feitas pelos cientistas apontaram que esses corpos se econtravam simultaneamente em 2 lugares. E o que Gato de Schrödinger com isso? Uma vez (a caixa é aberta e) as partículas ou moléculas são observadas seu estado é definido e acabou-se o paradoxo. Enfim...

Ampliando limites

O incrível desses experimentos é que os pesquisadores comprovaram que é possível ampliar os limites do que pode ser submetido à sobreposição quântica – ou do que pode estar em 2 lugares ao mesmo tempo – e poderão continuar conduzindo estudos e propondo novos desafios com partículas e estruturas ainda maiores e com mais massa do que as das moléculas usadas agora. Consequentemente, pode ser que, no futuro, os cientistas consigam colocar coisas como veículos, naves e até pessoas em configurações distintas simultaneamente e até manipular o tecido espaço-tempo.

Duas Fendas (Fonte: Wikimedia Commons / Jovaine1 / Reprodução)

E, caso a tecnologia necessária para isso seja desenvolvida um dia, as viagens no tempo provavelmente poderão ocorrer. Até lá, no processo de desafiar limites e definitivamente descobrir muitas coisas novas, de quebra, os cientistas possivelmente chegarão cada vez mais perto de conseguir estabelecer uma ponte entre a física clássica e a quântica.

Cientistas observam molécula ocupar 2 lugares ao mesmo tempo via TecMundo