Os cientistas observaram uma vibração quântica em temperatura ambiente regular pela primeira vez, um fenômeno que geralmente requer condições extremely-frias e cuidadosamente calibradas – aproximando-nos mais um passo da compreensão do comportamento da mecânica quântica em materiais comuns.

A equipe conseguiu identificar um phonon, uma partícula quântica de vibração gerada a partir de pulsos de laser de alta frequência, em um pedaço de diamante. Esses fônons são notoriamente difíceis de detectar, em parte devido à sua sensibilidade ao calor.

O que torna a observação de um fônon tão importante é que ela mostra uma vibração agindo como uma única unidade de energia (como descrita pela mecânica quântica), bem como uma onda (como descrita pela física clássica). À temperatura ambiente em condições ao ar livre, traz um comportamento quântico "mais próximo da nossa vida diária" nas palavras dos pesquisadores.

"Existe uma dicotomia entre nossa experiência diária do que é uma vibração – uma onda – e o que a mecânica quântica nos diz que deve ser – uma partícula" diz o físico Vivishek Sudhir, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).

"Nosso experimento, por ser conduzido em condições muito tangíveis, rompe essa tensão entre nossa experiência diária e o que a física nos diz que deve ser o caso".

O experimento realizado por Sudhir e seus colegas envolveu disparar um laser a 80 milhões de pulsos por segundo para tentar excitar os fônons que descansam no diamante.

Os fônons operam em altas frequências em diamante, o que significa que estão operando com uma energia mais alta que o ar circundante – que evita interferências de uma energia térmica mais alta, o que significa que uma instalação de laboratório extremely-fria e extremely-específica não é mais necessária.

Os pesquisadores esperavam que essas explosões de fótons (unidades únicas de luz) transportadas pelos pulsos de laser fossem suficientes para causar uma interação com apenas um fônon, criando uma mudança de onda que se deteriora com o tempo – um processo conhecido como Espalhamento Raman.

Um segundo pulso de laser foi usado para verificar se foi o que realmente aconteceu: esse pulso agiu para excitar a explosão inicial de energia, deixando os pesquisadores com um novo fóton de alta frequência – um sinal revelador de que ele havia excitado um único fonão ao longo do caminho e, assim, gerou uma vibração quântica.

"O que fizemos aqui é fazer a pergunta: como você se livra desse ambiente complicado que você criou em torno desse objeto e traz esse efeito quântico para o nosso cenário, para vê-lo em materiais mais comuns" diz Sudhir.

"É como democratizar a mecânica quântica em algum sentido".

Essa mesma técnica pode ser usada para examinar outros "materiais comuns" e encontrar vibrações quânticas neles, esperam os pesquisadores. Também poderia alimentar pesquisas sobre as propriedades supercondutoras encontradas em certos materiais.

Mais adiante, essa pesquisa também poderia nos indicar materiais que serão adequados para conectar os computadores quânticos do futuro – materiais que precisarão transportar fônons.

"O que nosso trabalho significa é que agora temos acesso a uma paleta de sistemas muito mais ampla para escolher" diz Sudhir.

A pesquisa foi publicada em Revisão física X.

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