Físicos manipularam o próprio vácuo (e olharam para o que aconteceu)

De acordo com a mecânica quântica, o vácuo não é vazio, mas sim preenchido por energia quântica e partículas que entram e saem da existência a cada momento – estranhos sinais conhecidos como flutuações quânticas.

Durante décadas, havia apenas sinais indiretos dessas flutuações quânticas mas, em 2015, investigadores afirmaram que detetaram essas flutuações de forma direta. Agora, os mesmos cientistas alegam que deram mais um passo em frente, manipulando o próprio vácuo e detetando as mudanças nesses estranhos sinais.

Se os resultados forem confirmados, estes investigadores podem ter descoberto uma nova forma de observar e testar a esfera da física quântica sem interferir nela. Isto é importante porque um dos maiores problemas com a mecânica quântica é que sempre que tentamos medir ou observar um sistema quântico, acabamos por destrui-lo.

É aí que o vácuo quântico entra em cena. Em primeiro lugar, vamos pensar nele de uma forma clássica, ou seja, um espaço totalmente vazio de matéria, com a menor energia possível. Não há partículas e nada para interferir com a física pura.

Mas um resultado de um dos princípios fundamentais da mecânica quântica, o famoso princípio da incerteza de Heisenberg, diz que há um limite para o quanto podemos saber sobre partículas quânticas. Como resultado, o vácuo não é vazio, mas cheio de energia e de pares partícula-antipartícula que aparecem e desaparecem de forma aleatória.

Flutuações quânticas

Essas partículas do vácuo são invisíveis, mas influenciam o mundo. Essas flutuações quânticas produzem flutuações nos campos elétricos que podem afetar eletrões. Foi desta forma que cientistas puderam demonstrar indiretamente a sua presença na década de 1940. E, durante décadas, não houve grandes novidades nesta área.

Então, em 2015, um grupo liderado por Alfred Leitenstorfer, investigador da Universidade de Konstanz, na Alemanha, afirmou que as flutuações foram detetadas diretamente ao observar a sua influência nas ondas de luz. Os resultados foram publicados na revista Science.

Para fazer isso, os investigadores dispararam no vácuo um laser de pulso curto, que dura apenas alguns fento-segundos, isto é, um milionésimo de um bilionésimo de segundo. Como resultado, puderam observar pequenas mudanças na polarização da luz. O grupo afirma que essas mudanças foram causadas diretamente por flutuações quânticas.

Esta afirmação ainda está a ser discutida, mas os investigadores levaram a experiência para o próximo nível ao “espremer” o vácuo, e dizem que puderam observar as estranhas mudanças nas flutuações quânticas. “Podemos analisar estados quânticos sem alterá-los na primeira aproximação”, diz Leitenstorfer.

Geralmente, quando se procura pelos efeitos das flutuações quânticas numa única partícula de luz, é necessário detetar essa partícula, ou aumentá-la, para conseguir ver o efeito. E isso poderia remover a assinatura quântica deixada naquele fotão, que é semelhante ao que a equipa fez em 2015.

Vácuo x balão

Desta vez, em vez de ampliar os fotões, o grupo estudou a luz no domínio do tempo. Pode parecer estranho, mas no vácuo, espaço e tempo comportam-se da mesma forma, sendo possível examinar um deles para aprender mais sobre o outro.

Ao fazer isso, a equipa viu que quando espremiam o vácuo, este reagiu mais ou menos como um balão, redistribuindo as flutuações.

Em alguns pontos, as flutuações ficaram mais barulhentas do que o som de fundo do vácuo espremido e, noutros casos, ficaram mais quietas. Leitenstorfer compara este fenómeno com o trânsito: quando há um funil que faz os carros se acumularem atrás de si, assim que os carros conseguem passar por ele a densidade de carros vai diminuir novamente.

O mesmo acontece no vácuo. Conforme é espremido num lugar, a distribuição de flutuações quânticas muda e estas podem acelerar ou diminuir de velocidade.

Esquema dos desvios espacio-temporais

Esquema dos desvios espacio-temporais

Outra coisa estranha também acontece: as flutuações em alguns lugares parecem diminuir abaixo do nível de barulho de fundo, que é menor do que o estado normal de locais vazios, algo que os cientistas chamam de “fenómeno espantoso”.

“Como a nova técnica de medição não precisa de absorver os fotões ou ampliá-los para conseguir medi-los, então é possível detetar o som de fundo eletromagnético do vácuo e consequentemente também os desvios controlados desse estado normal, criados pelos investigadores”, dizem numa nota.

A equipa agora está a testar o quão precisa é a técnica e quanto vão poder aprender. Mesmo com resultados impressionantes, é possível que estes cientistas só tenham alcançado medições fracas, um tipo de medição que não interfere no estado quântico, mas também não diz aos investigadores muita coisa sobre estes sistemas.

Se a técnica for comprovada e se revelar eficaz, os cientistas podem usá-la para examinar o “estado quântico da luz”, que é o comportamento invisível da luz no nível quântico que estamos apenas agora a começar a entender.

A investigação mais recente deste grupo foi publicada na revista Nature.

PARTILHAR

2 COMENTÁRIOS

RESPONDER

Deputado Lobo d'Ávila abre portas ao futuro no CDS. "Não digo não" ao partido

O ex-deputado Filipe Lobo d'Ávila afirmou que não afasta a possibilidade de se candidatar à liderança do CDS. O potencial candidato à sucessão de Assunção Cristas indicou que a estratégia do partido, nos últimos anos, …

Só o Governo prevê uma aceleração em 2020. OCDE também está pouco otimista (e deixa um conselho a Centeno)

A economia portuguesa vai abrandar nos próximos anos, segundo antecipa a Organização para a Cooperação e o Desenvolvimento Económico (OCDE). No Economic Outlook publicado esta quinta-feira, as previsões para a economia nacional aponta para um crescimento …

Trump exige que se pare "a caça às bruxas" em reação a testemunho de embaixador

"Esta caça às bruxas deve parar agora. Tão prejudicial para o nosso país!", escreveu Donald Trump no Twitter, em reação ao testemunho do seu embaixador da União Europeia. O Presidente dos Estados Unidos, Donald Trump, manifestou …

Seis embaixadores portugueses mudam de países

Há seis embaixadores portugueses que vão mudar de cidade. O Presidente da República já assinou o decreto que rege a nomeação de novas chefias para tutelar as embaixadas de Portugal em Berlim, Madrid, Praga e …

Rúben Dias pede dois milhões por ano. Vieira não está disposto a pagar tanto

A negociação de contrato entre Rúben Dias e o SL Benfica atingiu um impasse. O jogador não se contenta com um salário inferior a dois milhões de euros líquidos por ano, mas Vieira não está …

Secretarias de Estado instaladas em "casa" dos governantes

As três secretarias de Estado que ficarão fora de Lisboa serão instaladas nas terras natal dos seus respetivos governantes. Esta medida do Governo faz parte de um esforço de descentralização. O Governo decidiu avançar nesta legislatura …

Governo quer bolsas do Ensino Superior automáticas para alunos de ação social escolar

O Governo quer que os alunos do secundário com direito à ação social escolar tenham direito, de forma automática, a bolsas do ensino superior, algo que pode acontecer já no próximo ano letivo. Segundo noticiou o …

Modelo económico do Google e Facebook "ameaça" direitos humanos, diz Amnistia Internacional

A Amnistia Internacional criticou esta quinta-feira o modelo económico "baseado na vigilância" dos gigantes da internet Google e Facebook, considerando que é uma "ameaça sistémica aos direitos humanos". Num relatório, a organização não-governamental argumentou que, ao …

Da Amora a Lima. Jorge Jesus "está a dois passos de alcançar a eternidade"

A cumprir a 31.ª época da sua carreira de técnico, iniciada há 30 anos, na temporada 1989/90, ao serviço do Amora, Jesus precisa de bater os argentinos do River Plate, os detentores do título, para …

Revolucionários colombianos estão a recrutar crianças venezuelanas para guerrilha

A Federação de Associações de Professores Universitários da Venezuela (FAPUV) denunciou na quarta-feira que grupos e subversivos da vizinha Colômbia estão a recrutar crianças em idade escolar para a guerrilha. "Temos jovens e crianças, especialmente nas …