A seta do tempo em sistemas quânticos

Destaque em Física, semana de 05 de Novembro de 2015

destaque 05112015A seta do tempo é um dos maiores mistérios da física. As equações que descrevem as leis que regem o Universo são reversíveis, ou seja, podem igualmente descrever eventos que se desenrolam na direção do passado para o futuro, como do futuro para o passado, sem distinção entre um e outro.

No mundo real, contudo, as coisas nem sempre funcionam assim. Por alguma razão, certos processos são irreversíveis – ou seja, eles só acontecem na direção do passado para o futuro, mas nunca no sentido inverso.

Esta anisotropia temporal está ligada ao grau de desorganização do sistema, quantificada na termodinâmica por uma propriedade denominada entropia. A seta do tempo é consequência imediata da 2ª lei da termodinâmica, segundo a qual a entropia média sempre aumenta com o tempo, nunca diminui. Por exemplo, o copo de vidro que cai no chão e se quebra é um processo que envolve o aumento de entropia (os cacos estão mais desorganizados que o copo intacto) e, portanto, não é reversível (você nunca verá cacos saltando para o alto e se colando uns nos outros para produzir um copo inteiro). A seta do tempo nesses casos só permite avanço numa direção – rumo ao futuro.

Embora essa noção seja universalmente aceita pelos físicos há décadas, não havia demonstração  experimental  da existência de uma seta do tempo em circunstâncias microscópicas envolvendo processos quânticos. Até agora.

Trabalho de um grupo de físicos: R. M. Serra (ultimo autor) e T.B. Batalhão (primeiro autor), ambos da Universidade Federal do ABC, em Santo André, A. M. Souza, R. S. Sarthour e I. S. Oliveira, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, no Rio de Janeiro,  apresenta experimento pioneiro para medida  do aumento de entropia produzido em um sistema isolado de spins controlado através de ressonância magnética nuclear. Trata-se do spin nuclear de carbono 13 em uma molécula submetido a pulsos magnéticos de radio-frequencia. O experimento foi realizado em grande numero de moléculas em solução, e após cada sequencia de pulsos o sistema retornava ao estado de equilíbrio térmico.

O artigo descrevendo o feito foi publicado em 2 de novembro de 2015, e os resultados podem ajudar a iluminar a compreensão do processo da irreversibilidade do ponto de vista quântico e microscópico.

“Uma produção positiva de entropia é um proxy para a seta do tempo e, ao medi-la, os autores abrem a porta para estudar a seta do tempo na escala quântica”, comenta Alexia Auffèves, do Instituto Néel, em Grenoble, França, num comentário publicado no “PRL” junto com o artigo original.

Para ler o texto completo, clique aqui (só para assinantes) ou aqui (acesso livre).

Assessoria de comunicação da SBF

Salvador Nogueira
Tel: +55 11 99178-9661
E-mail:  Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você deve habilitar o JavaScript para visualizá-lo.
Twitter: http://twitter.com/sbfisica
Facebook: http://www.facebook.com/sbfisica

PION

Portal SBF de
Divulgação da Física