O que é a mecânica quântica, tema do Nobel de Física 2022
Nobel de Física reconheceu valor do entrelaçamento quântico; contribuição é dos cientistas Alain Aspect, John F. Clauser e Anton Zeilinger
Novas descobertas sobre mecânica quântica conferiram aos cientistas Alain Aspect (França), John F. Clauser (Estados Unidos) e Anton Zeilinger (Áustria), o Nobel de Física deste ano.
Eles foram premiados pelos trabalhos sobre o "poder da mecânica quântica", com a abordagem pioneira para o "entrelaçamento quântico", um mecanismo no qual duas partículas quânticas estão perfeitamente correlacionadas, independentemente da distância entre elas. Tais conteúdos abrem caminhos para tecnologias baseadas em informações quânticas, segundo o Instituto Karolinska, em Estocolmo.
De acordo com Eduardo Campos, mestre em ensino de Física pela Universidade Federal do ABC, esse sistema de entrelaçamento, por exemplo, permitirá criar sistemas de criptografia tão perfeitos que serão inquebráveis, diferentes dos modelos atuais que usam cálculos matemáticos.
Mas o que vem a ser mecânica quântica?
Mecânica quântica é a parte da física que explica o mundo em escala atômica e subatômica, ou seja, as partículas que formam as moléculas e o átomo considerando as interações entre elas.
Tais partículas englobam elétrons, prótons, nêutrons, quarks, entre outros. Embora a mecânica quântica tente descrever como essas partículas se comportam, ela também explica outros fenômenos em grande escala.
A largada com Planck
A ciência tenta explicar o mundo quântico há mais de um século. O “quantum” nasceu pelas mãos de Max Planck, em 1900, quando o físico alemão percebeu que certos fenômenos podiam ser descritos por uma equação se ela tratasse a energia como um conjunto de pacotes com quantidades limitadas e indivisíveis. Cada pacote seria um quantum.
Campos destaca que a descoberta veio de um "chute" quando Planck tentava explicar o problema do corpo negro, que consistia na observação de picos de emissão de luz de uma determinada frequência por corpos em determinado estado de equilíbrio térmico.
“Ele percebeu que a energia não podia ser contínua e sim discreta e distribuída em pequenos pacotes com valor fixo de energia, ou seja, a energia precisava ser quantizada”, ressalta Campos.
A questão é complexa e para ampliar ainda mais o campo de possibilidades, Albert Einstein trabalhou a ideia e propôs a quantificação da radiação eletromagnética, em 1905, para explicar o efeito fotoelétrico, que rendeu a ele o Prêmio Nobel da Física.
Segundo Einstein, a luz é emitida em “pacotes de energia” que são quantizados. Não poderia haver “meio pacote” de energia de luz ou formas fracionadas. Essa energia da radiação eletromagnética é o que se conhece hoje como fótons, ou seja, as partículas que compõem a luz e podem ser definidos como pequenos “pacotes” que transportam a energia contida nas radiações eletromagnéticas.
Mas como entender a teoria?
Simplificando o entendimento, Campos diz que é possível comparar a ação de uma pessoa passar do primeiro para o segundo andar de um edifício tendo que escolher entre a rampa e a escada. “Pela rampa, contínua, a pessoa pode parar em qualquer altura, não existem pontos específicos; já na escada a altura é delimitada degrau a degrau, é como se estivesse quantificado cada ponto da subida, sem poder escolher qualquer valor intermediário”, compara.
Da mesma forma, compara o processo de seleção da velocidade do liquidificador. Existem opções fixas e não é possível se posicionar ao meio. “No mundo quântico não tem como adotar a energia que a pessoa quer. Tudo é quantizado”, resume Campos.
A mecânica quântica permite entender como o mundo é feito e de que maneira os fenômenos cósmicos podem ser explicados. Ela é o caminho para saber como os átomos se fundem para formar novos elementos ou como eles podem liberar uma quantidade elevada de energia quando "quebrados".
Trata-se de uma das mais destacadas áreas da ciência moderna, com aplicações na tecnologia, medicina e em todas as pesquisas sobre o Universo.
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