{"id":4185,"date":"2018-09-20T14:55:07","date_gmt":"2018-09-20T17:55:07","guid":{"rendered":"https:\/\/sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/2018\/09\/20\/onda-ou-particula-experimento-testa-a-natureza-dos-objetos-quanticos\/"},"modified":"2022-08-19T04:35:24","modified_gmt":"2022-08-19T07:35:24","slug":"onda-ou-particula-experimento-testa-a-natureza-dos-objetos-quanticos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/onda-ou-particula-experimento-testa-a-natureza-dos-objetos-quanticos\/","title":{"rendered":"Onda ou part\u00edcula? Experimento testa natureza dos objetos qu\u00e2nticos"},"content":{"rendered":"\n<p>A teoria da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica afirma que a luz \u00e9 feita de pequenos pacotes de energia chamados de f\u00f3tons. Dependendo das condi\u00e7\u00f5es do experimento, observamos os f\u00f3tons se comportar como se fossem ondas, e outras vezes como se fossem part\u00edculas. Mas o que \u00e9 um f\u00f3ton realmente? \u00c9 poss\u00edvel afirmar algo sobre a natureza de um f\u00f3ton antes que ele seja observado? Em um <a href=\"https:\/\/journals.aps.org\/prl\/abstract\/10.1103\/PhysRevLett.120.190401\">artigo<\/a> na revista Physical Review Letters, os f\u00edsicos <a href=\"http:\/\/www.iip.ufrn.br\/qiqm\/people\/our-group\/rafael-chaves.html\">Rafael Chaves<\/a>, <a href=\"http:\/\/www.iip.ufrn.br\/qiqm\/people\/our-group\/gabriela-barreto-lemos.html\">Gabriela Lemos<\/a> e <a href=\"https:\/\/pienaarspace.wordpress.com\/\">Jacques Pienaar<\/a>, todos pesquisadores do Instituto Internacional de F\u00edsica (IIF) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, em Natal, propuseram um experimento que esclareceu um pouco desse mist\u00e9rio.<\/p>\n\n\n\n<!--more-->\n\n\n\n<p>O experimento foi realizado por <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/1806.03689\">duas<\/a> <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/1806.00156\">equipes<\/a> de pesquisadores na China e <a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/1806.00211\">outra<\/a> na It\u00e1lia. As tr\u00eas equipes divulgaram seus resultados em junho, chegando \u00e0s mesmas conclus\u00f5es. Por um lado, os resultados s\u00e3o consistentes com a hip\u00f3tese mais aceita pelos f\u00edsicos, de que \u00e9 imposs\u00edvel afirmar qualquer coisa a respeito da natureza dos f\u00f3tons antes desses objetos qu\u00e2nticos serem medidos. Os resultados sugerem que um f\u00f3ton n\u00e3o \u00e9 nem uma onda, nem uma part\u00edcula. Sua real natureza \u00e9 algo completamente diferente.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-rich is-provider-incorporar-manipulador wp-block-embed-incorporar-manipulador wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe title=\"[Destaque em F\u00edsica] Onda ou part\u00edcula? Experimento testa a natureza dos objetos qu\u00e2nticos\" width=\"900\" height=\"506\" data-src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/wohGRTdo4TI?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen src=\"data:image\/svg+xml;base64,PHN2ZyB3aWR0aD0iMSIgaGVpZ2h0PSIxIiB4bWxucz0iaHR0cDovL3d3dy53My5vcmcvMjAwMC9zdmciPjwvc3ZnPg==\" class=\"lazyload\" data-load-mode=\"1\"><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p>O experimento proposto pela equipe do IIF \u00e9 uma modifica\u00e7\u00e3o do chamado experimento da escolha atrasada, concebido em 1979 pelo f\u00edsico norte-americano <a href=\"http:\/\/nautil.us\/issue\/9\/time\/haunted-by-his-brother-he-revolutionized-physics\">John Wheeler<\/a> (1911-2008), justamente para testar a realidade qu\u00e2ntica, como explicam Lemos e Pienaar no v\u00eddeo.<\/p>\n\n\n\n<p>O experimento usa um conjunto de espelhos perfeitos e semi-refletores. Primeiro, um f\u00f3ton incide sobre um aparelho chamado de divisor de feixes (BS1 na figura acima). \u00c9 um espelho semi-refletor, que em 50% das vezes reflete os f\u00f3tons incidentes e nas 50% das vezes restantes deixa os f\u00f3tons atravessarem sem desvi\u00e1-los.<\/p>\n\n\n\n<p>Assim, o f\u00f3ton pode tomar dois caminhos poss\u00edveis. Refletido, toma o caminho b, encontra um espelho perfeito e atinge o detector de f\u00f3tons d. Mas se atravessar BS1, percorre o caminho c e atinge o detector e. Nesse caso, o f\u00f3ton parece se comportar como uma part\u00edcula: existe chance igual do f\u00f3ton ser detectado em d ou e.<\/p>\n\n\n\n<p>O f\u00f3ton se comporta como uma onda, por\u00e9m, se al\u00e9m do divisor de feixes BS1, os experimentadores colocarem no cruzamentos dos caminhos b e c, um segundo divisor de feixes, BS2. Nesse caso, as chances do f\u00f3ton ser detectado em d ou e variam. As probabilidades de detec\u00e7\u00e3o variam com o tamanho relativo dos caminhos c e b e o ajuste do modulador de fase no caminho c (tri\u00e2ngulo amarelo na figura). Nesse caso, o f\u00f3ton age como se fosse uma onda. Ao incidir em BS1, a onda se divide em duas, que depois interferem uma com a outra em BS2. A interfer\u00eancia das ondas em BS2 determina a probabilidade do f\u00f3ton ser detectado em d ou e.<\/p>\n\n\n\n<p>Wheeler imaginou ent\u00e3o o que aconteceria se o experimentador escolhesse colocar ou n\u00e3o o divisor BS2 apenas depois do f\u00f3ton j\u00e1 ter incidido em BS1. O experimento j\u00e1 foi realizado v\u00e1rias vezes e verificou que a escolha atrasada n\u00e3o influencia o resultado. Sem o divisor BS2, o f\u00f3ton age como part\u00edcula. Com o divisor BS2, o f\u00f3ton age como uma onda. Mas como isso seria poss\u00edvel? Como o f\u00f3ton poderia &#8220;saber&#8221; se deve se comportar como part\u00edcula ou como onda ao passar por BS1?<\/p>\n\n\n\n<p>&#8220;A primeira possibilidade \u00e9 que a decis\u00e3o do experimentador sobre a medi\u00e7\u00e3o no futuro refletisse no comportamento do f\u00f3ton no passado&#8221;, explica Lemos. Essa possibilidade implicaria no absurdo de eventos no futuro poderem influenciar eventos no passado.<\/p>\n\n\n\n<p>&#8220;A segunda explica\u00e7\u00e3o \u00e9 que o f\u00f3ton n\u00e3o tem propriedades bem definidas at\u00e9 que seja medido&#8221; diz Pienaar. Essa \u00e9 a explica\u00e7\u00e3o mais aceita pelos f\u00edsicos, a chamada interpreta\u00e7\u00e3o de Copenhagen da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica, defendida pelo dinamarqu\u00eas Niels Bohr (1885-1985). Wheeler foi um aluno de Bohr e costumava afirmar que &#8220;nenhum fen\u00f4meno \u00e9 real at\u00e9 ser um fen\u00f4meno observado&#8221;.<\/p>\n\n\n\n<p>Inspirados por discuss\u00f5es com Romeu Rossi Junior, f\u00edsico da Universidade Federal de Vi\u00e7osa, Chaves, Lemos e Pienaar decidiram verificar se n\u00e3o haveria uma explica\u00e7\u00e3o alternativa para o experimento da escolha atrasada. &#8220;Surpreendentemente, descobrimos que h\u00e1 sim um modelo cl\u00e1ssico estat\u00edstico causal para explicar os resultados&#8221;, diz Lemos.<\/p>\n\n\n\n<p>O modelo matem\u00e1tico de causa e efeito descoberto pelos f\u00edsicos do IIF \u00e9 dif\u00edcil de visualizar, pois n\u00e3o utiliza os conceitos de onda ou part\u00edcula. \u00c9 um conjunto de regras abstratas que assumem que o comportamento do f\u00f3ton \u00e9 controlado por uma vari\u00e1vel que s\u00f3 pode assumir dois valores ou estados poss\u00edveis. O valor dessa vari\u00e1vel &#8220;oculta&#8221; \u00e9 sens\u00edvel \u00e0 presen\u00e7a do divisor BS2 apenas no momento em que este \u00e9 colocado no experimento, modificando o comportamento do f\u00f3ton, fazendo com que as previs\u00f5es do modelo sejam id\u00eanticas \u00e0s da teoria da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica convencional. &#8220;Desta forma, o experimento de Wheeler n\u00e3o seria um bom experimento para diferenciar um fen\u00f4meno qu\u00e2ntico de um fen\u00f4meno cl\u00e1ssico&#8221;, explica Lemos.<\/p>\n\n\n\n<p>Os pesquisadores ent\u00e3o propuseram uma pequena modifica\u00e7\u00e3o no experimento da escolha atrasada. Inserindo moduladores de fase adicionais no circuito do experimento, os experimentadores poderiam criar situa\u00e7\u00f5es em laborat\u00f3rio em que as previs\u00f5es do modelo cl\u00e1ssico de dois estados seriam diferentes das previs\u00f5es da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica. Os resultados das tr\u00eas realiza\u00e7\u00f5es do experimento rejeitaram o modelo cl\u00e1ssico e confirmaram as previs\u00f5es da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica.<\/p>\n\n\n\n<p>Financiada pelo CNPq, MEC e MCTIC, a pesquisa foi destaque <a href=\"https:\/\/www.quantamagazine.org\/closed-loophole-confirms-the-unreality-of-the-quantum-world-20180725\/\">em artigo<\/a> da Quanta, revista de divulga\u00e7\u00e3o cient\u00edfica da Simons Foundation, sendo <a href=\"https:\/\/www.wired.com\/story\/quantum-world-anti-realism\/\">republicado<\/a> pela revista Wired.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>A teoria da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica afirma que a luz \u00e9 feita de pequenos pacotes de energia chamados de f\u00f3tons. Dependendo das condi\u00e7\u00f5es do experimento, observamos os f\u00f3tons se comportar como se fossem ondas, e outras vezes como se fossem part\u00edculas. 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