Armadilha de íon estrôncio (F. Pokorny et al.)
Antes de ser observado, um elétron é uma bagunça quente de possibilidade. Assim como o gato metafórico de Schrödinger, é apenas quando levantamos a tampa da caixa metafórica e observamos de perto que um elétron se estabelece em uma posição clara em torno de um átomo.
Agora examinamos mais de perto exatamente como esse acordo acontece. Ao tirar uma série de fotos de um íon estrôncio mantido em um campo elétrico, uma equipe de físicos da Suécia, Alemanha e Espanha descobriram que a transição de um elétron do ‘talvez’ para a ‘realidade’ não é um caso de tudo ou nada.
Na maior parte de um século, ficou bastante claro que o Universo que experimentamos em nossas vidas diárias não é exatamente como o que vemos quando tentamos examiná-lo de perto.
Uma conseqüência extraordinária da estranheza no coração da física é que os objetos só podem ser descritos usando conjuntos de probabilidades chamadas superposições – até cutucá-las com sondas e bombardeá-las com luz para determinar com certeza seu tamanho e natureza .
Em nosso mundo clássico de absolutos, isso é difícil de imaginar. Até o famoso físico Erwin Schrödinger zombou da idéia quando a ouviu pela primeira vez, fazendo um experimento mental envolvendo um gato imaginário que estava ao mesmo tempo vivo e morto até olharmos .
Somente abrindo a caixa e observando a vida potencial do gato é mantida ou extinta, pelo menos aos olhos do observador.
Schrödinger achou bobo, como Einstein, mas desde então foi mostrado tempo e outra vez que esse gato metafórico é de fato uma descrição precisa da maneira como a física funciona.
Uma pergunta que permanece é se existe uma medida quântica ideal, uma que possa medir aspectos de um sistema sem fazer com que toda a sua superposição entre em colapso em uma resposta final.
Anos mais tarde, um físico teórico alemão chamado Gerhart Lüders
Embora os físicos tenham concordado com Lüders em teoria, não é a coisa mais fácil. demonstrar experimentalmente, contando com a medição de certas ações que ocorrem naturalmente de uma maneira que não interfiram entre si.
Os pesquisadores se estabeleceram em um átomo de estrôncio com elétrons ausentes, prendendo o íon de uma maneira que deixa claro em qual das duas órbitas os elétrons restantes estão, deixando-os em uma mancha de ambas.
É mais ou menos a mesma configuração usada em muitas
computadores quânticos . Um laser força então a superposição de elétrons no íon a se mover, com a potencial mudança de órbita confirmada pela detecção da luz emitida quando o elétron volta ao seu lugar.
Somente na detecção da luz podemos considerar a posição absoluta do elétron como travada no lugar.
“Toda vez que medimos a órbita do elétron, a resposta da medição será que o elétron estava em uma posição mais baixa ou órbita superior, nunca algo no meio “, diz Fabian Pokorny, físico da Universidade de Estocolmo.
” A medição, em certo sentido, força o elétron a decidir em qual dos dois estados ele está. “
Capturar vários fótons quando o íon estrôncio é girado em diferentes estados com laser separado, fornecendo à equipe uma imagem da evolução do processo, ocorrida ao longo de um milionésimo de segundo.
Eles descobriram que a transição do sistema quântico de talvez para realmente não é uma questão absoluta. ir. Aspectos dele podem ser medidos, como o local de repouso final do elétron, deixando algumas características de sua superposição intocadas e indecisas. Assim como Lüders havia argumentado.
“Essas descobertas lançam uma nova luz sobre o funcionamento interno da natureza e são consistentes com as previsões da física quântica moderna”, diz o pesquisador principal Markus Hennrich, também físico da Universidade de Estocolmo.
Além do mais, essa mudança não é instantânea. Ao tirar instantâneos do átomo quando um de seus elétrons adota uma órbita clara, a equipe mostrou que a mudança é desdobrável, como se a transição da incerteza completa para uma órbita específica fosse uma questão de probabilidade crescente, em vez de uma decisão repentina.
Este não é o primeiro experimento a mostrar como os saltos quânticos na possibilidade de um elétron são um processo desdobrável como “ a erupção de um vulcão “, em vez de um switch. Mas acrescenta alguns detalhes interessantes à maneira como essa mudança ocorre, que permite tais medições ideais.
Infelizmente, nada disso nos diz o que significa uma transição de possibilidades quânticas para uma medida clara no grande esquema. das coisas, quanto mais pensar no pobre gato de Schrödinger enquanto ele espera pacientemente na escuridão.
Tudo o que sabemos é que levantar a tampa do pobre animal não o tira completamente de seu mistério. Mesmo que arrisque uma morte mais lenta do que von Neumann poderia ter imaginado.
Esta pesquisa foi publicada em Cartas de Revisão Física .