Pular para o conteúdo principal

Descoberta força não-newtoniana, uma força quântica que pode agir à distância


O experimento não é complicado, mas seus efeitos são revolucionários - uma força atuando de forma não-local.[Imagem: Becker et al. - 10.1038/s41467-019-09609-9]

Scott Schrage - Universidade Nebraska-Lincoln

"Força quântica"

Não é qualquer dia que um físico descobre uma nova força, menos ainda uma "força quântica".

Por isso, quando Maria Becker e seus colegas da Universidade de Nebraska-Lincoln, nos EUA, submeteram seu artigo descrevendo a existência de uma força não-newtoniana, a revista pediu que eles colocassem "força" firmemente entre aspas.

Afinal, essa palavra pertence desde o princípio à física newtoniana clássica: Reações iguais e opostas, eletromagnetismo, gravidade e outras leis que explicam os fenômenos da experiência cotidiana, como a maçã que cai da árvore.

Mas Maria Becker e seus colegas estão usando a palavra no contexto da física quântica, que descreve o infinitesimalmente pequeno, onde a posição e a velocidade das partículas subatômicas são definidas por probabilidades, e não por valores precisos, onde os elétrons se comportam simultaneamente como partículas e como ondas, e onde outras imprecisões contraintuitivas governam o reino.


A haste metálica, o campo magnético à sua volta e o feixe de elétrons, revelando a "força quântica". [Imagem: Becker et al. - 10.1038/s41467-019-09609-9]

Aharonov, Bohm, Zeilinger e Berry

Esse reino ficou ainda mais confuso em 1959, quando foi sugerido um experimento no qual a mera proximidade de uma força clássica - em vez da própria força - poderia se impor ao mundo físico. No experimento, duas correntes de elétrons navegam de cada lado de uma bobina cujo campo magnético é totalmente protegido desses elétrons.

Apesar do fato de que nenhum dos fluxos de elétrons passa através do campo magnético real, os pesquisadores determinaram que as probabilidades quânticas dos elétrons sofrem mudanças mensuráveis que dependem da força do campo magnético. Experimentos posteriores confirmaram a presença desse chamado efeito Aharonov-Bohm.

Mas se a existência desse estranho efeito era indiscutível, a natureza dele não era. Anton Zeilinger, que já havia colocado a causalidade em xeque, introduziu um teorema sugerindo que o efeito Aharonov-Bohm não representa e nem resulta de uma força. Anos mais tarde, porém, os físicos Andrei Shelankov e Michael Berry contra-argumentaram afirmando que o efeito Aharonov-Bohm surge do equivalente quântico de uma força. Mesmo que essa força não retarde os elétrons, Shelankov previu que isso poderia modificar suas trajetórias de voo, desviando-os ligeiramente.

"Em cada caso, você pode entender a derivação de cada teoria," disse Herman Batelaan, membro da equipe que agora descobriu a "força quântica". "Os dois parecem certos, mas eles estão em conflito uns com os outros. Por isso, quebramos a cabeça para elaborar uma teoria que dê as duas respostas. Entendemos que deveria haver uma estrutura maior. Ela precisava existir para resolver o conflito teórico. Ela implorava por um experimento."

Então, Maria Becker colocou-se um objetivo grandioso: demonstrar a previsão de Shelankov e, ao mesmo tempo, acomodar o teorema de Zeilinger.

A transferência de informação sem usar partículas também descreve um comportamento não-local, com amplos usos na computação quântica. [Imagem: Qi Guo et al. - 10.1038/srep08416]

Força não-newtoniana

O experimento, realizado na Universidade de Antuérpia, na Bélgica, lembra muitos dos que o precederam: Feixes de elétrons navegando em direção a uma haste nanoscópica cujo campo magnético está protegido das partículas. Quando a magnetização da haste é zero, os padrões de ondas que os elétrons formam depois de se refletirem no escudo - padrões semelhantes a ondulações sobrepostas na água - mostraram-se simétricos.

No entanto, quando a equipe aumentou a magnetização, esses padrões de difração tornaram-se assimétricos - um indício indireto de uma força não-newtoniana cutucando os elétrons para a esquerda ou para a direita. E, como a equipe esperava, inverter a direção da magnetização também inverteu a direção da assimetria, apoiando ainda mais a ideia de um fenômeno quântico que pode afetar a matéria de maneiras semelhantes às forças newtonianas clássicas.

E quanto ao teorema de Zeilinger? De acordo com a análise da equipe, os pressupostos teóricos que ele fez não se aplicam ao movimento lateral implícito no experimento. Dado isso, Batelaan afirma que o estudo não invalida Zeilinger. Em vez disso, a equipe demonstrou matematicamente que seus resultados, previstos pelo Shelankov, e o teorema de Zeilinger são dois casos especiais de um teorema mais abrangente.

Batelaan comparou a situação a uma bola que começa a rolar ao longo de uma plataforma plana. Elevar e abaixar lentamente essa plataforma pode alterar o destino da bola no plano mesmo que sua velocidade e tempo de chegada permaneçam os mesmos. Olhando para a parte de baixo da plataforma, um observador poderia não perceber qualquer mudança, que pode se tornar aparente somente depois de se mudar de perspectiva.

Há bastante tempo os físicos se debatem com influências escondidas, que podem existir além do espaço-tempo. [Imagem: Yasdani Group/Princeton]

Natureza não-local

A questão da perspectiva também fundamenta a interpretação do estudo, disse Batelaan. Forças clássicas operam localmente, afetando apenas a matéria adjacente a essas forças. Mas a mecânica quântica - notavelmente o entrelaçamento quântico, pelo qual as mudanças em uma partícula se manifestam simultaneamente em outra partícula emaranhada que poderia teoricamente estar a anos-luz de distância - não é limitada pela distância, ela é não-local.

Desta forma, os resultados podem ser interpretados como evidência de uma força similarmente não-local.

"Aqui temos uma situação que é não-local, mas diferente do entrelaçamento quântico," disse Batelaan. "É um fenômeno de uma partícula, não um fenômeno de duas partículas. Então, poderia essa ideia de coisas acontecendo sem uma força ser aplicada em um contexto diferente? Isso é muito raro. É muito, muito especial. Eu sinto que isso destaca a ideia de que a natureza pode ser não-local. Esta é a grande questão. Será que as coisas que eu faço aqui afetam as coisas em outro lugar, sem um intermediário claro?"

O fato de ter encontrado evidências de uma "força" não-local não significa que o pesquisador tenha gostado da ideia - não se pode esquecer que, igualmente, Einstein desdenhou o entrelaçamento quântico chamando-o de ação fantasmagórica à distância.

"Acho nojento," disse Batelaan aos risos. "Eu vivo no mundo clássico. Tudo o que vejo ao meu redor, vejo acontecendo por causa de forças. Se há coisas acontecendo sem forças, por que não posso usá-las? Por que não há mais exemplos disso? Como um princípio físico, deve estar em toda parte. Mas estamos possivelmente simplesmente cegos demais para vê-lo".

Bibliografia:

Asymmetry and non-dispersivity in the Aharonov-Bohm effect
Maria Becker, Giulio Guzzinati, Armand Béché, Johan Verbeeck, Herman Batelaan
Nature Communications
Vol.: 10, Article number: 1700
DOI: 10.1038/s41467-019-09609-9

FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA

Comentários

Postagens mais visitadas deste blog

Mémorias da Ufologia: Caso SANTA ISABEL

FOTOS DO LAUDO

Na localidade de Santa Izabel(SP) em junho de 1999, a Sra. Alzira Maria de Jesus foi encontrada morta na sua cama, e por volta das 8 hs da manhã sua nora percebe o fato e sai imediatamente para ir ao orelhão e ligar para o seu marido e espera à ajuda e , ao chegar de volta em casa quase 40 min.depois a nora vê o corpo da sra. com o rosto totalmente desfigurado e praticamente sem carne; foi feito o boletim de ocorrência na delegacia da cidade sob n°145/99 em 24 de Junho. Posteriormente confirmou-se que à causa da morte foi a parada respiratória, mas o que aconteceu realmente como rosto desta sra. num espaço menor de uma hora?O laudo é cita sobre as configurações do mesmo, inclusive nas cavidades oculares, mas o que teria causado à perda do rosto ficou indeterminada. Mais estranho ainda é que na noite anterior aos fatos foram vistas bolas de luz voando nessa região rural e no início da madrugada os animais,como cachorros,gansos,e outros começaram à fazer um intenso barulh…

Ovnis e estranhas criaturas próximos ao Centro de Lançamento da Barreira do Inferno (RN)

Desde o ano de 2016 militares da Aeronáutica que trabalham na Barreira do Inferno já percebiam bolas de luzes alaranjadas como também feixes de luzes amarelados no céu noturno, bem próximo daquela região. Por desconhecerem totalmente a origem dessas luzes misteriosas e a finalidade delas, vários militares observavam intrigados e chegavam a comentar entre eles sobre esses fenômenos luminosos. Dias após a percepção dessas claridades no céu noturno, alguns militares começaram a perceber ao redor daquela localidade o aparecimento de criaturas vivas, de seres que não eram humanos. Um dos militares chegou a ver um "Urso Polar" e imediatamente comunicou a outros militares de plantão. Tal militar chegou a passar mal após a aparição de tal criatura. Já um outro militar flagrou uma outra criatura aparentando ser um "homem de grande porte" sair andando de dentro da água do mar. Outro militar relata que presenciou duas criaturas que de início pareciam apenas dois cachorros g…

A noite em que Lavras (MG) parou para ver um UFO

Serra da Bocaina no município de Lavras (MG)

Na noite de 1º de junho de 1969, um UFO sobrevoou a cidade de Lavras, região Sul do estado de Minas Gerais, sendo observado por centenas de pessoas. O fotógrafo amador e médico Dr. Rêmulo Tourino Furtini tirou diversas fotografias do estranho objeto, que chegou a fazer um pouso em um pasto existente na época. O sargento Inocêncio França do Tiro de Guerra local e vários atiradores comprovaram o pouso, constatado tecnicamente após o ocorrido. Na época, o caso foi notícia na mídia de todo o país, despertando o interesse da Nasa e até mesmo do extinto bloco soviético.


Ufo é fotografado na madrugada

Naquela fria madrugada de 1º de junho de 1969 algumas pessoas encontram-se nas ruas, já que no tradicional Clube de Lavras estava acontecendo um dos seus famosos bailes. Alguns bares encontravam-se abertos e alguns bêbados ziguezagueavam por aquelas ruas tranquilas.

Era uma noite comum de inverno, como tantas outras em uma cidade interiorana, quando…