Os físicos quebraram recordes anteriores ao colocar com sucesso um coletivo de 7.000 átomos de sódio em um estado quântico semelhante ao gato de Schrödinger, aproximando as realidades contra-intuitivas da mecânica quântica da observação cotidiana. A experiência, detalhada na Nature em 21 de janeiro, demonstra que o comportamento bizarro, antes confinado a partículas subatómicas, pode agora ser observado em sistemas cada vez maiores, embora ainda microscópicos.
Superposição Quântica: Além do Subatômico
Na sua essência, a descoberta centra-se na superposição quântica – o fenómeno em que uma partícula existe em múltiplos estados simultaneamente até ser medida. Este conceito, notoriamente ilustrado pela experiência mental de Schrödinger envolvendo um gato numa caixa (vivo e morto até ser observado), tem sido compreendido teoricamente há muito tempo, mas prová-lo com objectos cada vez mais macroscópicos tem sido um desafio persistente.
A equipe liderada por Sebastian Pedalino, da Universidade de Viena, disparou um feixe de nanopartículas de sódio através de uma fenda estreita. Ao contrário das partículas clássicas que passariam diretamente, as nanopartículas exibiam um padrão de interferência – um sinal revelador de que se comportavam tanto como ondas como como partículas, existindo em vários locais ao mesmo tempo. O resultado ultrapassa os limites do que antes era considerado possível, estabelecendo um novo recorde para o maior objeto observado neste estado.
Por que isso é importante: decoerência e a divisão quântica-clássica
O principal obstáculo para observar a superposição em sistemas maiores é a decoerência. O mundo quântico é frágil; mesmo pequenas interações com o ambiente causam o colapso da superposição, forçando uma partícula a um estado único e definido. Objetos maiores interagem mais prontamente com o ambiente, tornando a superposição sustentada excepcionalmente difícil.
O sucesso deste experimento depende do isolamento das nanopartículas de sódio para minimizar a decoerência. O trabalho da equipe é significativo porque não apenas confirma a existência de superposição em uma escala maior; fornece um caminho para o estudo de sistemas mais complexos, incluindo moléculas potencialmente biológicas, em estados quânticos. Isto poderia revolucionar campos como a bioquímica e a ciência dos materiais, permitindo aos investigadores investigar as suas propriedades fundamentais de formas inteiramente novas.
O longo caminho para a interferência
Pedalino relatou dois anos de resultados inconclusivos antes de finalmente observar o padrão de interferência. “Durante dois anos, estive olhando para linhas planas”, disse ele. A descoberta veio inesperadamente, com a linha plana nos seus detectores alargando-se para a assinatura inconfundível de uma onda quântica.
A equipe quantificou a “macroscopicidade” das nanopartículas em 15,5, superando significativamente os registros anteriores. Isto sugere que a fronteira entre os mundos quântico e clássico não é fixa, mas pode ser ampliada com técnicas experimentais melhoradas.
“A mecânica quântica em si não estabelece limites. E é isso que estamos testando.” – Sebastian Pedalino, Universidade de Viena
O sucesso desta experiência representa um passo fundamental para a compreensão da natureza fundamental da realidade. Ao expandir a escala em que os fenómenos quânticos podem ser observados, os investigadores estão cada vez mais perto de desvendar um dos mistérios mais duradouros da física. A capacidade de estudar sistemas maiores e mais complexos em superposição promete uma nova era de descobertas científicas.
