Interpretações quânticas são questionadas

O cientista Aephraim Steinberg, da Universidade de Toronto, no Canadá, coordenou uma equipe internacional de experimentalistas que demonstrou que a tecnologia atual já é capaz de fazer medições sem afetar as partículas quânticas, e que estas partículas podem se comportar como ondas e partículas ao mesmo tempo.

© Revista Física (experimento da dupla fenda)

Uma das demonstrações mais famosas da mecânica quântica é o chamado experimento da dupla fenda, que ensejou as discussões entre Niels Bohr e Albert Einstein, em 1927.

Quando um canhão dispara elétrons rumo a uma fenda, elas batem do outro lado de forma discreta. Mas quando a chapa tem duas fendas, o que se vê do outro lado é um padrão de interferência.

As seções claras e escuras do padrão de interferência correspondem aos picos e vales das ondas interferindo mutuamente, mostrando que as "partículas" passam simultaneamente pelas duas fendas, ou seja, comportam-se como ondas.

Contudo, quando se tenta colocar um detector em cada fenda, para ver em qual delas a partícula está passando, o padrão de interferência é destruído. Portanto, não se pode observar a partícula passando por uma das duas fendas sem destruir o efeito de interferência.

Isso deu origem ao famoso Princípio da Incerteza de Heisenberg, que estabelece que não é possível, ao mesmo tempo, medir a posição e o momento de uma partícula quântica.

Atualmente, a tecnologia alcançou um ponto que permite a realização de experimentos detalhados em sistemas quânticos individuais, com aplicações potenciais como a criptografia e a computação quântica.

Os pesquisadores reconstruíram o experimento da dupla fenda substituindo o canhão de elétrons por uma "lanterna" capaz de disparar um fóton de cada vez.

Foi utilizado um cristal de quartzo chamado calcita, que tem um efeito sobre a luz que depende da direção na qual a luz está se propagando, para medir a direção como uma função da posição.

Com isto, foi possível medir uma média tanto da posição quanto do momento do fóton, uma vez que continua sendo impossível determinar as informações para um fóton em particular. A imagem a seguir mostra a densidade de probabilidade que descreve a trajetória característica dos fótons.

© Science (densidade de probabilidade)

O resultado é uma demonstração realística, mas nada convencional, de que o fóton comporta-se simultaneamente como partícula e como onda, continuando a gerar o padrão de interferência típico das ondas mesmo quando passa por uma única fenda.

Isto foi possível de se medir porque o experimento é capaz de recompor a trajetória média dos fótons, sem interferir com eles, através de uma técnica chamada de medição fraca.

De fato, o experimento terá grande impacto filosófico, uma vez que descreve diretamente sobre as diversas reflexões da mecânica quântica, incluindo a interpretação de Copenhague, e das interpretações menos convencionais de David Bohm e Louis de Broglie.

A chamada teoria da onda piloto, por exemplo, propõe que cada partícula tem uma trajetória bem definida, que a leva diretamente a uma das fendas, enquanto sua onda associada passa pelas duas fendas simultaneamente. O experimento parece dar sustentação a essa interpretação.

O experimento mostra que o Princípio da Incerteza da Heisenberg não é tão rígido quanto parecia, seguindo uma tendência que já vem sendo demonstrada em outros trabalhos.

Esta pesquisa poderá ter aplicações práticas na computação quântica. As portas lógicas dos computadores quânticos poderão ser capazes de repetir uma operação quando a checagem de erro não se mostrar convincente.

Fonte: Science