O que é real no universo? Novo Nobel da Física ajuda a entender
Descobertas de mecânica quântica de Clauser, Aspect e Zeilinger trouxeram à tona discussão de que universo não é "localmente real"
John Clauser, Alain Aspect e Anton Zeilinger, três físicos premiados no Nobel de Física de 2022, provaram que o universo em que vivemos não é “localmente real”. Essa descoberta, totalmente contrária às nossas experiências, também diverge da frase de Albert Einstein de que “Deus não joga dados” ou mesmo ao questionamento “Você realmente acredita que a Lua não está lá quando você não está olhando para ela?”.
Para um objeto ser considerado “real” na física, significa que ele tem propriedades definidas independentemente da observação que se faz sobre ele. Ou seja, uma maçã é vermelha mesmo que ninguém esteja olhando para ela. Já “local” significa que os objetos só podem ser influenciados por seus arredores.
A física quântica descobriu, porém, que esses termos, usados para caracterizar o nosso universo, não são adequados. E isso porque evidências mostram que os objetos não são influenciados apenas por seus arredores, e que eles também podem não ter propriedades definidas antes da medição (ou observação).
De 1940 até 1990, esse tema era tratado na maior parte das vezes como filosofia, e muitas revistas científicas se negavam a publicar estudos sobre o tema. Mas hoje em dia, a ciência da informação quântica está se desenvolvendo muito rápido.
Ela liga a teoria geral da relatividade de Einstein com a mecânica quântica por meio do comportamento dos buracos negros, dos quais ainda se sabe pouco. Os sensores quânticos, utilizados para estudar desde terremotos até a matéria escura, são ditados por essa área. E o emaranhamento (ou entrelaçamento) quântico, fundamental para a ciência dos materiais modernos, também é produto dessa vertical de estudos.
O responsável pela descoberta de o universo não ser “localmente real” é justamente o fenômeno do emaranhamento quântico. Em experimentos usando estados quânticos entrelaçados, duas partículas subatômicas – geralmente fótons – se comportam como uma só, mesmo quando separadas. Assim, elas podem se manter fortemente conectadas, ainda que distantes e sem conexão física.
O caminho até aqui da mecânica quântica
As bases para a descoberta no Nobel de Física deste ano datam de 1960, com a teoria das “desigualdades do sino”, desenvolvida pelo físico norte-irlandês John Stewart Bell. Mas foi apenas neste ano que resultados mais interessantes foram alcançados com Clauser, Aspect e Zeilinger.
Em 2017, uma equipe que incluiu Zeilinger realizou um teste da teoria de Bell. Usando telescópios nas Ilhas Canárias, a equipe fez decisões aleatórias para a detecção de estrelas suficientemente distantes no céu, que a luz de uma não alcançaria a outra por centenas de anos, garantindo uma lacuna de séculos em seu “passado cósmico compartilhado”.
Isso porque qualquer conexão física no passado pode influenciar no teste de Bell. Ou seja, se alguém aperta a mão de outra pessoa antes de partir em uma nave espacial, eles compartilham um passado. Com todo esse cuidado, ainda assim, a mecânica quântica teve sucesso no teste.
Marissa Giustina, pesquisadora quântica do Google que trabalhou com Zeilinger, afirmou: "Antes da mecânica quântica, eu realmente estava interessada em engenharia. Gosto de construir coisas com as mãos". Mas completa: "Em retrospectiva, um experimento de Bell sem brechas é um projeto gigante de engenharia de sistemas".
Uma das brechas mais preocupantes que Clauser encontrou no processo das pesquisas foi a da localidade: se a fonte do fóton ou os detectores pudessem de alguma forma ter compartilhado informações, as correlações resultantes poderiam emergir de variáveis ocultas.
Giustina sabia que um requisito para criar o experimento, fechando várias brechas, era encontrar um túnel perfeitamente reto e desocupado de 60 metros com acesso a cabos de fibra ótica. O calabouço do palácio Hofburg, de Viena, era um cenário quase ideal. E seus resultados, publicados em 2015, coincidiram com outros testes que também encontraram sucesso nos resultados com a mecânica quântica.
O prêmio deste ano prova que os pesquisadores estavam insatisfeitos com as explicações que existiam até então sobre a mecânica quântica, e dá o mérito aos que ousaram questionar aspectos de um tema, mesmo sabendo que ele era tão impopular.
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