Estado do “gato de Schrödinger” é filmado em átomos pela primeira vez

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Originalmente por Bec Crew | ScienceAlert – Físicos conseguiram filmar átomos entrando em um estado semelhante ao do “gato de Schrödinger”, em detalhes nunca antes visto, revelando como se comportam os átomos quando estão em dois estados completamente diferentes ao mesmo tempo.

A equipe de físicos utilizou uma técnica que permitiu a captura de detalhes tão pequenos quanto 0,3 ångström – ou menos que a largura de um átomo -, e tão rápidos quanto 30 milionésimos de um bilionésimo de segundo. Essas imagens formaram a base do primeiro “filme de stop-motion” de um átomo no estado do gato de Schrödinger.

Para os que precisam refrescar a memória, segue uma breve explicação do experimento do gato de Schrödinger:

Idealizada pelo físico austríaco Erwin Schrödinger em 1935, o experimento do gato de Schrödinger sugere que você (hipoteticamente) coloque um gato em uma caixa com explosivos que possuam uma chance de 50% de explodir depois que você feche o recipiente.

Para os efeitos do experimento, nossa caixa é mágica, totalmente à prova de explosões e não revela nada sobre seu interior até que seja aberta. Ou seja, até que você decida abrir a caixa, você não faz ideia do estado do animal – em outras palavras, até a abertura da caixa o gato ocupa dois estados ao mesmo tempo – morto e vivo.

O ponto principal desse cenário hipotético é que durante o tempo em que você mantém a caixa fechada, o gato está no que é conhecido como um estado de superposição – estando ao mesmo tempo vivo e morto, já que ele precisa estar morto ou vivo, mas não pode demonstrar nenhum desses estados com a caixa fechada.

Schrödinger fez esse experimento para conjecturar sobre a natureza da realidade em nosso Universo, e para demonstrar como a mecânica quântica é estranha. Entretanto, décadas mais tarde, os físicos perceberam que os átomos podem executar, na vida real, algo muito semelhante com o estado do gato de Schrödinger.

Como Jennifer Ouellete explica, no Gizmodo, em 2005, físicos do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos criaram com sucesso um estado onde seis átomos mostram-se, simultaneamente, nos estados conhecidos como “spin up” e “spin down” (para cima/positivo e para baixo/negativo). “Pense nisso como um objeto girando no sentido horário e anti-horário, ao mesmo tempo”, explica Jennifer.

O princípio passou a formar a base dos computadores quânticos, cotados para ser a próxima geração da tecnologia. O ponto é, até então, nenhum físico havia conseguido filmar os átomos nesse estado de superposição.

Para conseguir isso, uma equipe da Universidade de Stanford e do Laboratório Nacional de Aceleradores do Centro de Aceleração Linear de Stanford, criaram uma molécula com dois átomos de iodo. Eles explodiram essa molécula com um laser de raio-X, fazendo com que ela absorvesse uma curta explosão de energia. Esta explosão forçou a molécula a se dividir em duas versões de si – uma animada e outra não animada.

Quando esta molécula fracionada foi atingida por uma outra onda de raio-X, as partículas de luz dispersaram de ambas as partes da molécula, e se recombinaram para formar um holograma em raio-X da ação.

A equipe realizou esse experimento várias vezes, e conseguiram encadear uma série de filmagens em raio-X para recriar o mundo da maquinaria interior de uma molécula.

“Nosso filme, baseado em imagens de bilhões de moléculas de gás de iodo, mostra todas as formas possíveis de comportamento da molécula de iodo quando ela recebe essa quantidade de energia”, diz um membro da equipe, Phil Bucksbaum, em um comunicado para a imprensa.

A equipe não apenas conseguiu uma imagem do comportamento de uma molécula de iodo extremamente detalhada, mas também alegam que essa técnica de filmagem pode ser aplicada em experiências passadas, que ainda não foram registradas dessa forma.

O estudo foi aceito para publicação na próxima edição da revista Physical Review Letters, mas já está disponível no arXiv.org.

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