Você pode estar familiarizado com o gato de Schrodinger experimento psychological, em que o felino homônimo em uma caixa pode estar vivo ou morto ao mesmo tempo, frequentemente usado para ilustrar o paradoxo de vários estados da mecânica quântica.

Bem, agora os cientistas conseguiram aplicar essa teoria a enormes moléculas compostas por 2.000 átomos.

A superposição quântica foi testada inúmeras vezes em sistemas menores, com físicos mostrando com sucesso que partículas individuais podem estar em dois lugares ao mesmo tempo. Mas esse tipo de experimento não foi realizado nessa escala antes.

O que o experimento faz é permitir que os cientistas refinem as hipóteses da mecânica quântica e entendam mais sobre como esse ramo da física particularmente alucinante realmente funciona – e como as leis da mecânica quântica se juntam às leis clássicas mais tradicionais e de maior escala. física.

"Nossos resultados mostram excelente concordância com a teoria quântica e não podem ser explicados classicamente", afirmam os pesquisadores em seu trabalho publicado.

Em express, o novo estudo envolve a Equação de Schrödinger (sim, ele de novo), que descreve como mesmo partículas únicas também podem atuar como ondas em vários lugares ao mesmo tempo, interferindo umas nas outras como ondulações em um lago.

Para testar isso, os cientistas montaram um experimento de fenda dupla – um experimento muito acquainted para os físicos quânticos.

Tradicionalmente, envolve projetar partículas individuais de luzes (fótons) através de duas fendas. Se os fótons agissem simplesmente como partículas, a projeção resultante da luz do outro lado simplesmente mostraria uma banda. Mas, na realidade, a luz projetada do outro lado mostra um padrão de interferência – várias bandas que interagem, mostrando que as partículas de luz também podem atuar como ondas.

BTezp48v5dHJs6Tw7jHHnB 650 80(Johannes Kalliauer / Wikimedia, CC-BY-SA 3.0)

Parece efetivamente que os fótons estão em dois lugares ao mesmo tempo, como o gato de Schrödinger. Mas como muitos de nós sabemos, o gato está apenas em dois estados, enquanto permanece sem ser observado. Assim que a caixa é aberta, é confirmada como viva ou morta, não ambas.

É o mesmo com fótons. Assim que a luz é medida ou observada diretamente, essa superposição desaparece e o estado do fóton é bloqueado. Esse é um dos enigmas no coração da mecânica quântica.

Esse mesmo experimento de fenda dupla foi realizado com elétrons, átomos e moléculas menores. E agora os físicos mostram que também se aplica a moléculas massivas.

Nesta visão sobre o experimento de dupla fenda, a equipe conseguiu usar essas moléculas pesadas, compostas por até 2.000 átomos, para criar padrões de interferência quântica, como se estivessem se comportando como ondas e estando em mais de um lugar.

As moléculas eram conhecidas como "oligo-tetrafenilporfirinas enriquecidas com cadeias fluoroalquilsulfanil" e algumas tinham mais de 25.000 vezes a massa de um átomo de hidrogênio.

Mas à medida que as moléculas crescem, elas também se tornam menos estáveis, e os cientistas conseguiram interferir por sete milissegundos por vez, usando um equipamento recém-projetado chamado interferômetro de ondas de matéria (projetado para medir átomos em diferentes caminhos).

Mesmo fatores como a rotação da Terra e a força gravitacional tiveram que ser levados em consideração. Valeu a pena o esforço – agora sabemos que essas moléculas gigantes podem estar em dois lugares ao mesmo tempo, bem como em átomos muito menores.

Como a mecânica quântica tradicionalmente entra em jogo em escalas muito pequenas e a física clássica em escalas maiores, quanto maiores as moléculas que podemos trabalhar com o experimento de dupla fenda, mais próximos estamos da linha de fronteira clássica quântica. Um registro anterior para esse tipo de estudo envolveu moléculas de até 800 átomos de tamanho.

"Nossos experimentos mostram que a mecânica quântica, com toda a sua estranheza, também é incrivelmente robusta, e estou otimista de que experimentos futuros o testem em uma escala ainda mais massiva". diz o físico Yaakov Fein, da Universidade de Viena, na Áustria.

A pesquisa foi publicada em Física da Natureza.

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