Um relógio movendo-se em sobreposição de velocidades diferentes mediria uma sobreposição de diferentes tempos decorridos — em uma versão quântica do famoso “paradoxo dos gêmeos” da teoria da relatividade. Crédito: Magdalena Zych
Equipe desenvolveu um conceito para analisar o paradoxo proposto por Einstein em partículas quânticas em sobreposição, ou seja, em dois lugares ao mesmo tempo. Resultados podem levar a relógios e sensores mais precisos
Um experimento recentemente proposto, que conecta um paradoxo concebido por Einstein à mecânica quântica, pode resultar em relógios e sensores mais precisos.
Magdalena Zych, física da Universidade de Queensland, na Austrália, e principal autora do estudo, conta que a colaboração internacional teve como objetivo testar o paradoxo dos gêmeos de Einstein usando partículas quânticas em estado de “sobreposição”.
“O paradoxo dos gêmeos é uma das previsões mais contra-intuitivas da teoria da relatividade”, explica Zych. “Ele diz que o tempo pode passar em velocidades diferentes para pessoas em diferentes distâncias em relação a uma massa enorme, ou para pessoas viajando em velocidades distintas.”
“Por exemplo: se pegarmos um relógio de referência, distante de qualquer objeto maciço, um relógio mais próximo de uma massa ou um relógio se movendo em alta velocidade irá mostrar a passagem do tempo mais lentamente”, exemplifica.
“Isso cria um ‘paradoxo dos gêmeos’, em que um dos gêmeos vai para uma viagem em alta velocidade enquanto o outro fica para trás. Quando os gêmeos se reunirem, o gêmeo viajante será muito mais jovem, pois diferentes períodos de tempo se passaram para cada um deles”
“É um efeito surpreendente — explorado em filmes populares como Interstellar (2014) —, mas também foi verificado por experimentos do mundo real e é levado em consideração para que a tecnologia do GPS funcione.”
A equipe incluiu pesquisadores da Universidade de Ulm e da Universidade de Hannover, na Alemanha, e descobriu como usar tecnologia a laser avançada para simular uma versão quântica do paradoxo dos gêmeos de Einstein.
Na versão quântica, em vez de gêmeos, haverá apenas uma partícula viajando em uma sobreposição quântica.
“Uma sobreposição quântica significa que a partícula está em dois locais ao mesmo tempo, em cada um deles com uma probabilidade, mas ainda assim é diferente de colocar a partícula em um ou em outro local aleatoriamente”, explica Zych. “É outra maneira de um objeto existir, permitida apenas pelas leis da física quântica.”
“A ideia é colocar uma partícula em sobreposição em duas trajetórias com velocidades diferentes, e verificar se uma quantidade de tempo diferente passa para cada uma delas, como no paradoxo dos gêmeos.”
“Se nosso entendimento da teoria quântica e da relatividade estiver correto, quando as trajetórias sobrepostas se encontrarem, o viajante quântico estará em sobreposição de ser mais velho e mais novo que ele próprio.”
“Isso deixaria uma assinatura inconfundível nos resultados do experimento, e é isso que esperamos que seja encontrado quando o experimento for realizado no futuro.”
“Esse entendimento pode levar a tecnologias avançadas que permitirão aos físicos construir sensores e relógios mais precisos — que poderão, potencialmente, ser partes fundamentais de futuros sistemas de navegação, veículos autônomos e redes de alerta precoce de terremotos”.
O experimento por si só também responderá a algumas questões ainda em aberto da física moderna.
“Um exemplo dessas questões é: o tempo pode exibir comportamento quântico ou é algo fundamentalmente clássico?”, diz Zych.
“Esta questão é provavelmente crucial para o ‘Santo Graal’ da física teórica: ou seja, encontrar uma teoria conjunta que relacione os fenômenos quânticos e gravitacionais. Estamos animados para ajudar a responder a essa pergunta, e enfrentar muitas outras”.
Universidade de Queensland
FONTE: Scientific American Brasil
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