Cientistas descobrem maneira de ver e manipular o “movimento quântico”, encontrando ondulações no espaço-tempo

Ondulações no tecido do espaço-tempo poderiam revelar como o Universo foi criado há quase 14 bilhões de anos. Mas, encontrar essas ondulações, conhecidas como “ondas gravitacionais”, era apenas uma possibilidade ilusória. Agora, cientistas americanos afirmam ter encontrado uma maneira de melhorar os detectores usados ​​para visualizar as ondas gravitacionais do Big Bang.

 

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) afirmam que descobriram uma maneira de observar e controlar algo conhecido como “movimento quântico” de um objeto relativamente grande.

 

Ao nível da mecânica quântica, as regras que governam o comportamento da matéria e da luz em escala atômica, o ‘nada’ pode estar completamente em repouso. “Nos últimos dois anos, o meu grupo e alguns outros ao redor do mundo aprenderam a arrefecer o movimento de um objeto pequeno em escala micrométrica para produzir o estado fundamental quântico“, diz Keith Schwab, professor de física aplicada da Caltech. “Mas sabemos que, mesmo no estado fundamental quântico, a temperatura zero, flutuações de amplitudes muito pequenas – ou o ruído – permanecem”.

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O movimento quântico, ou o ruído, é teoricamente uma parte intrínseca do movimento de todos os objetos, e podem excluir detectores sensíveis utilizados para medir as ondas gravitacionais. Schwab e seus colegas projetaram um dispositivo que possibilitava a detecção deste ruído e, em seguida, sua manipulação. O dispositivo é composto por uma chapa de alumínio flexível, que fica no topo de uma superfície de silício. A placa é acoplada a um circuito elétrico de supercondutores, que vibra a uma taxa de 3,5 milhões de vezes por segundo.

 

De acordo com as leis da mecânica clássica, as estruturas vibratórias, eventualmente, entram em repouso após arrefecimento para o estado fundamental. Mas isso não é o que Schwab e seus colegas viram em seus experimentos. O ruído de energia quântica residual permaneceu. “Essa energia é parte da descrição do quantum da natureza, não dá para simplesmente tirá-la. Aqui, estamos aplicando física quântica para algo relativamente grande e estamos vendo os efeitos em um trilhão de átomos em vez de apenas um”, completou.

 

Os pesquisadores, então, desenvolveram uma técnica para manipular o ruído quântico inerente e descobriram que é possível reduzi-lo periodicamente. “Há duas variáveis ​​principais que descrevem o barulho ou o movimento. Demonstramos que é realmente possível fazer as flutuações de uma das variáveis ​​menores com as flutuações quânticas de outra variável maior”, relatou Schwab.

 

A capacidade de controlar o ruído quântico poderia, um dia, ser usado para melhorar a precisão das medições sensíveis, como as obtidas por LIGO – o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria Laser. Isso está sendo usado por um projeto liderado pela Caltech e o MIT, procurando por sinais de ondas gravitacionais, ondulações no tecido do espaço-tempo. Nosso trabalho tem como objetivo detectar a mecânica quântica em escalas cada vez maiores, e um dia, a nossa esperança é que isso acabará chegando em algo tão grande como ondas gravitacionais“, finalizou. Os resultados foram publicados em um artigo, na revista Science.

[ Foto: Reprodução / NASA  e Caltech ]

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