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Cientistas desenvolvem material que poderia revelar ligação entre Física Clássica e Quântica

Compartilhe:     |  10 de dezembro de 2016

Na física existem basicamente duas teorias capazes de explicar o Universo: a Física Clássica, que abrange todo o trabalho feito antes do século 20 e descreve o comportamento de praticamente tudo que podemos ver (planetas, seres humanos, etc.) e a Mecânica Quântica, uma abordagem mais moderna que tenta explicar o comportamento estranho de todas as pequenas partículas do Universo (fótons, elétrons e o famoso bóson de Higgs).

Embora ambas sejam definidas exatamente pelo que as fazem diferentes, físicos tentam, há décadas, encontrar uma forma de unificar os dois pontos, formando o que seria chamado de “Teoria de tudo” – que poderia explicar o Universo como um todo, tanto a parte observável quanto a minúscula.

Uma vez que muitas das regras da física clássica não funcionam em níveis quânticos, a ligação entre as duas é considerada indescritível. A gravidade, por exemplo, que é crucial para o nosso mundo, não parece afetar sistemas quânticos, do mesmo modo que a as leis da física clássica não podem explicar a “ação fantasmagórica à distância” que ocorre em entrelaçamentos quânticos.

Agora, graças a um material recentemente desenvolvido, cientistas podem estar se aproximando de uma solução para a questão. Isso porque, de acordo com informações da Science Alert, eles teriam desenvolvido uma forma de ver a mecânica quântica ocorrer em escala visível a olho nu. “Nós encontramos um material específico que está envolvido entre os dois regimes”, disse o líder da equipe Peter N. Armitage, da Universidade Johns Hopkins.

Geralmente pensamos na Mecânica Quântica como uma teoria de pequenas coisas, mas neste sistema, ela está aparecendo em escalas macroscópicas”, explicou. “As experiências foram possibilitadas por uma instrumentação exclusiva desenvolvida em meu laboratório”.

O equipamento em questão é um tipo de isolante topológico, previsto pela primeira vez na década de 1980. No entanto, desde 2007, cientistas produziram diferentes variações do modelo. Eles são considerados especiais porque possuem uma camada externa condutora, enquanto que, internamente, agem como isolantes. Isso significa que os elétrons só podem fluir ao longo do lado exterior do material, o que faz com que exibam comportamentos estranhos.

Para a experiência, Armitage e sua equipe criaram um modelo de isolante topológico a partir de minúsculos pedaços de bismuto e selênio de espessuras diferentes. Eles revelaram, pela primeira vez, que ambos os elementos ofereciam uma maneira para de ver fenômenos quânticos em escala muito maior que o habitual. Para isso, eles lançaram um feixe de radiação terahertz (THz ou raios-T) através dos isolantes, medindo este feixe conforme o percorria. Então, a equipe descobriu que o feixe mudou à medida que passada através dos materiais, rodando ligeiramente em um efeito que apenas é visto em escala atômica.

Ainda, a quantidade de mudanças observadas pode ser regida pela mesma matemática complexa dos níveis quânticos. Esta, de fato, é a primeira vez que pesquisadores testemunham acontecimentos quânticos em escala macro em um isolante topológico.Enquanto a ideia pode parecer insignificante, a equipe prevê que poderia ter uma rara oportunidade de utilizar o mesmo efeito em um objeto maior. O que em outras palavras poderia significar um passo promissor entre a união da Física Clássica e Quântica.

O estudo em questão foi publicado pela revista Science.

 



Fonte: Jornal Ciência - Merelyn Cerqueira



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