Luz parece voltar no tempo – Pesquisadores confirmaram experimentalmente uma das previsões mais incomuns da mecânica quântica. Em determinadas condições, fótons podem aparentar atravessar uma nuvem de átomos em um intervalo de tempo negativo. O resultado foi publicado na revista Physical Review Letters e reforça observações realizadas ao longo das últimas décadas sobre o comportamento da luz em sistemas atômicos.
Segundo os cientistas, o fenômeno não representa uma violação das leis da física nem abre caminho para viagens no tempo. Ainda assim, acrescenta um novo exemplo à lista de efeitos que desafiam a intuição no universo quântico.
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“Tudo pode ser compreendido com a física padrão, mas é mais uma propriedade estranha da física quântica que as pessoas não suspeitavam”, disse ao Live Science o coautor Howard Wiseman, da Universidade Griffith, na Austrália.
Quando um feixe de luz atravessa uma nuvem de átomos, parte dos fótons é temporariamente absorvida. Nesse processo, a energia da luz fica armazenada nos átomos, que entram em um estado excitado, antes de os fótons serem emitidos novamente. Enquanto isso, alguns seguem em frente e outros são espalhados em diferentes direções.
Experimentos realizados desde 1993 já haviam apontado que os fótons transmitidos pareciam chegar ao detector antes que o centro do pulso luminoso entrasse completamente na nuvem atômica. Essa observação sugeria a existência de um tempo de trânsito negativo. No entanto, permanecia uma explicação alternativa: os fótons localizados na parte frontal do pulso poderiam simplesmente ter maior probabilidade de atravessar o sistema.
“As pessoas estavam se convencendo de que isso não era tão absurdo quanto parecia”, disse Wiseman.
Monitoramento dos átomos
Para investigar a questão por outro ângulo, os pesquisadores decidiram observar os átomos em vez dos fótons. Com auxílio de um segundo feixe de laser, a equipe mediu quanto tempo os átomos permaneciam excitados, informação que permite inferir por quanto tempo a energia do fóton ficou armazenada neles.
A estratégia enfrentou um desafio característico da física quântica: o ato de medir pode alterar o sistema observado. Para reduzir esse efeito, os cientistas recorreram às chamadas “medições fracas”, método que interfere menos no experimento, mas produz dados extremamente ruidosos.
A obtenção de um resultado confiável exigiu cerca de 1 milhão de repetições do experimento e aproximadamente 70 horas de coleta de dados.
Ao final, as medições realizadas nos átomos apontaram para a mesma conclusão observada anteriormente com os fótons: o tempo registrado foi negativo.
“Você obtém a mesma resposta se perguntar aos átomos: ‘Por quanto tempo o fóton permaneceu com você?’”, disse Wiseman. “Eles também lhe darão uma resposta, que é um tempo negativo.”
Agora, os pesquisadores pretendem analisar os fótons que não atravessam a nuvem atômica e acabam sendo espalhados. De acordo com a teoria, essas partículas devem carregar um tempo de excitação positivo adicional, capaz de compensar o tempo negativo observado nos fótons transmitidos.
Essa hipótese ainda não foi verificada experimentalmente e deve ser o foco das próximas investigações da equipe.
“Mesmo em algo tão simples como um fóton interagindo com átomos, as pessoas já faziam cálculos sobre isso há quase 100 anos”, disse Wiseman. “O simples fato de ainda poder revelar surpresas depois de todo esse tempo é interessante.”
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(Com informações de Olhar Digital)
(Foto: Reprodução/Freepik)
