Um novo experimento realizado por físicos da Universidade de Viena, na Áustria, e da Universidade de Queensland, na Austrália, colocou à prova uma das mais fundamentais e intrigantes características da física quântica: a dualidade onda-partícula.
O que é a dualidade onda-partícula?
A dualidade onda-partícula é um conceito da mecânica quântica que afirma que todas as partículas (na verdade, todos os objetos) têm uma propriedade ondulatória associada a elas. Isso significa que elas podem se comportar como ondas ou como partículas, dependendo da situação. Por exemplo, a luz pode se difratar como uma onda ao passar por uma fenda dupla, mas também pode ser absorvida ou emitida como um pacote de energia (fóton) por um átomo.
Essa dualidade expressa a incapacidade dos conceitos clássicos de “partícula” ou “onda” de descrever completamente o comportamento dos objetos quânticos. Como Albert Einstein escreveu: “Parece que devemos usar às vezes uma teoria e às vezes a outra, enquanto às vezes podemos usar qualquer uma. Estamos diante de um novo tipo de dificuldade. Temos duas imagens contraditórias da realidade; separadamente nenhuma delas explica completamente os fenômenos da luz, mas juntas elas o fazem”.
Como foi o experimento?
O experimento consistiu em enviar fótons individuais através de um interferômetro de Mach-Zehnder, um dispositivo que divide um feixe de luz em dois caminhos e depois os recombina, produzindo um padrão de interferência que revela a natureza ondulatória dos fótons. No entanto, os pesquisadores adicionaram um truque: eles colocaram um par de espelhos móveis em cada caminho do interferômetro, de modo que eles podiam alterar a distância percorrida pelos fótons em cada braço.
Ao fazer isso, eles conseguiram criar uma situação em que os fótons tinham que escolher entre se comportar como ondas ou como partículas. Se eles se comportassem como ondas, eles interfeririam entre si e produziriam um padrão de interferência na saída do interferômetro. Se eles se comportassem como partículas, eles seguiriam um dos dois caminhos e não interfeririam entre si.
O resultado foi surpreendente: os fótons se comportaram como nem ondas nem partículas, mas como algo diferente. Eles produziram um padrão de interferência que não era esperado pela teoria quântica padrão, mas sim por uma teoria alternativa chamada mecânica quântica relacional.
O que é a mecânica quântica relacional?
A mecânica quântica relacional é uma abordagem para a física quântica que propõe que as propriedades dos objetos quânticos não são absolutas, mas dependem do contexto em que são observadas. Ou seja, não há uma realidade única e objetiva para os objetos quânticos, mas sim várias realidades possíveis que dependem da perspectiva do observador.
Essa ideia é baseada no princípio da complementaridade de Niels Bohr, que afirma que os objetos quânticos podem apresentar aspectos complementares (como onda e partícula) que não podem ser observados simultaneamente. Segundo a mecânica quântica relacional, esses aspectos não são propriedades intrínsecas dos objetos quânticos, mas sim resultados das interações entre eles e os observadores.
Assim, a mecânica quântica relacional oferece uma maneira de resolver o paradoxo da dualidade onda-partícula: não há uma resposta definitiva para a questão de se um objeto quântico é uma onda ou uma partícula, mas sim várias respostas possíveis que dependem do contexto experimental.
Qual é a importância do experimento?
O experimento é importante porque é o primeiro a testar a mecânica quântica relacional em um cenário que desafia a teoria quântica padrão. Os resultados mostram que a mecânica quântica relacional pode explicar melhor o comportamento dos objetos quânticos do que a teoria convencional, e que há uma necessidade de revisar os fundamentos da física quântica.
Além disso, o experimento abre novas possibilidades para explorar a natureza da realidade quântica e suas implicações para a filosofia, a informação e a tecnologia. Por exemplo, se as propriedades dos objetos quânticos dependem do contexto, isso pode ter consequências para o desenvolvimento de computadores quânticos, que usam os estados quânticos para realizar cálculos.
O experimento também pode inspirar novas formas de pensar sobre a relação entre os objetos quânticos e os observadores, e sobre o papel da consciência na física quântica. Se não há uma realidade única e objetiva para os objetos quânticos, mas sim várias realidades possíveis que dependem da perspectiva do observador, isso pode significar que a consciência tem um papel ativo na criação da realidade.
Fonte: Link.
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