Um experimento para unificar duas teorias
Um artigo científico recente propõe um experimento para testar se a gravidade obedece às leis da mecânica quântica. A pesquisa, publicada na revista Physical Review Research, Vol. 8, 023039, busca investigar uma das grandes questões da física moderna.
Há várias ideias para unificar a Teoria da Relatividade e a Mecânica Quântica, mas faltam evidências experimentais concretas. A proposta mais comum sugere que a gravidade aja por meio de partículas hipotéticas chamadas grávitons.
Se essa hipótese for confirmada, estaria provado que a força da gravidade é quântica. No entanto, o grande desafio é provar experimentalmente a existência dessas partículas de gravidade.
O desafio da detecção experimental
Ninguém sabe como provar experimentalmente a existência das partículas de gravidade. A maioria dos físicos concorda que, se é possível fazer essa comprovação, ainda não temos tecnologia suficiente para isso.
O problema reside na natureza dual da força gravitacional:
- Ela é fraca demais para objetos muito pequenos.
- Objetos sensíveis à gravidade são grandes demais para manifestar efeitos quânticos como o entrelaçamento.
O entrelaçamento quântico é a conexão que se forma entre duas partículas e faz com que uma influencie instantaneamente a outra, independentemente da distância que as separe. Esse fenômeno está na base da maioria das tecnologias quânticas, incluindo os computadores quânticos.
A solução, segundo os pesquisadores, basta amplificar os efeitos a ponto de conseguirmos medi-los.
A proposta do experimento
Configuração optomecânica
O experimento proposto envolve dois sistemas optomecânicos, com espelhos cilíndricos identificados como A e B interagindo por meio da gravidade. A luz laser é injetada em uma cavidade óptica para medir continuamente a posição de um espelho móvel.
Os dados da medição são analisados para estimar o estado quântico do espelho com alta precisão. A interação gravitacional afeta apenas o modo mecânico diferencial associado ao deslocamento relativo dos espelhos.
Potencial para entrelaçamento quântico
Essa configuração tem o potencial de gerar entrelaçamento quântico entre os espelhos. Se isso ocorrer, seria um indicativo de que a gravidade age de forma quântica.
Criando estados quânticos especiais
Momento comprimido
A proposta consiste em usar os espelhos móveis para criar o que os pesquisadores chamam de “momento comprimido”. Na mecânica quântica, a compressão reduz a incerteza em uma propriedade, como o momento, enquanto aumenta a incerteza em outra, neste caso a posição.
No estado de momento comprimido idealizado pelos pesquisadores, o momento do espelho torna-se muito preciso, enquanto sua posição se torna mais difusa. Como resultado, o espelho existe em uma superposição quântica sobre uma região maior do espaço.
Amplificação para detecção
Essa superposição amplificada facilitaria a detecção de efeitos gravitacionais quânticos. A fonte não detalhou exatamente como essa amplificação seria medida na prática.
Implicações para o futuro da física
Se o experimento for bem-sucedido e demonstrar entrelaçamento quântico induzido pela gravidade, isso representaria um avanço monumental. A descoberta forneceria evidências experimentais diretas de que a gravidade opera no domínio quântico.
Isso validaria a busca pelos grávitons e abriria caminho para novas teorias de unificação. Por outro lado, a ausência de entrelaçamento também seria informativa, sugerindo que a gravidade pode não ser quantizada como outras forças fundamentais.
Independentemente do resultado, a pesquisa avança a fronteira do conhecimento experimental em física fundamental.
Fonte
- www.inovacaotecnologica.com.br
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