Uma safira O gato de Schrödinger mostra que os efeitos quânticos podem aumentar

Nov 22, 2023

Em uma lasca de cristal de safira dentro de um dispositivo especialmente projetado (mostrado), os cientistas criaram uma imitação do gato de Schrödinger morto e vivo, no qual o cristal balança em duas direções simultaneamente.

Mateus Fadel

Por Emily Conover

25 de abril de 2023 às 9h

Mantendo a grande tradição dos gatos gordinhos, um “gato” quântico recém-criado é particularmente massivo – pelo menos para o reino quântico.

Os cientistas colocam um pedaço de cristal de safira no que é conhecido como "estado de gato", no qual um objeto existe em dois estados diferentes simultaneamente. É uma situação que lembra o felino imaginário favorito dos físicos, o gato de Schrödinger, conhecido por estar vivo e morto ao mesmo tempo.

O novo gato safira tem 16 microgramas relativamente pesados, relatam os físicos na revista Science de 21 de abril. Isso é quase metade da massa de um cílio e mais de 100 trilhões de vezes a massa dos estados felinos criados anteriormente com moléculas. “Chegamos a um novo regime em que a mecânica quântica aparentemente funciona”, diz o físico Yiwen Chu, da ETH Zurich.

Em uma parábola quântica inventada na década de 1930 pelo físico Erwin Schrödinger, um gato fica preso em uma caixa e, devido a efeitos quânticos, acaba vivo e morto ao mesmo tempo (SN: 26/05/16). Este cenário paradoxal não acontece no mundo real. Embora as partículas quânticas sejam capazes de existir em dois estados distintos simultaneamente – o que é chamado de superposição – esses efeitos desaparecem para coisas do tamanho de um gato.

Os efeitos quânticos são tipicamente confinados a átomos, moléculas e similares. O mundo cotidiano visível aos olhos humanos não exibe propriedades quânticas. Os cientistas podem persuadir certos objetos minúsculos a exibir características quânticas (SN: 25/04/18). Mas os cientistas não entendem completamente a fronteira entre os reinos quântico e não quântico.

"Realmente apenas começamos a entender esse regime intermediário", diz Benjamin Sussman, da Universidade de Ottawa, que não participou do novo estudo. “É de grande interesse ver como esses sistemas quânticos escalam e como eles se comportam”.

Os estados do gato são uma variedade especial de comportamento quântico que chega perto de recriar a ideia de Schrödinger. São superposições de dois estados distintos de acordo com a física clássica que descreve o mundo cotidiano – como um gato vivo ou morto – em vez de dois estados que existem apenas no domínio quântico, como os níveis de energia de um átomo.

No novo experimento, os pesquisadores mexeram uma porção de um cristal de safira de forma que seus átomos se movessem em duas direções ao mesmo tempo. Essa é uma distinção que "captura o espírito" do gato de Schrödinger, diz Chu.

O movimento foi confinado dentro de uma lasca do cristal consistindo de 100 milhões de bilhões de átomos. Isso é grande o suficiente para que, se extraído do resto do cristal, seja visível a olho nu, diz Chu.

Ainda assim, as oscilações dos átomos eram minúsculas, cerca de um milionésimo de bilionésimo de milímetro – não exatamente a escala dos objetos do dia-a-dia. Outras demonstrações de estados de gato demonstraram uma separação espacial muito maior, apesar de serem compostos por menos átomos.

Em trabalhos futuros, Sussman diz que gostaria de ver os pesquisadores aumentarem não apenas a massa, mas também o tamanho das oscilações. "Isso vai ser muito difícil, mas será muito interessante."

Dúvidas ou comentários sobre este artigo? Envie-nos um e-mail para [email protected] | Perguntas frequentes sobre reimpressões

Uma versão deste artigo aparece na edição de 3 de junho de 2023 da Science News.

M. Bild et ai. Estados do gato de Schrödinger de um oscilador mecânico de 16 microgramas. Ciência. Vol. 380, 21 de abril de 2023, p. 274. doi: 10.1126/science.adf7553.

A escritora de física Emily Conover tem um Ph.D. em física pela Universidade de Chicago. Ela é duas vezes vencedora do prêmio Newsbrief da DC Science Writers' Association.

Nossa missão é fornecer notícias científicas precisas e envolventes ao público. Essa missão nunca foi tão importante quanto hoje.