Dispositivo inovador é desenvolvido na interface entre a física clássica e a física quântica

Buscando entender melhor essa transição, Quentin Deplano e sua equipe da Universidade de Firenze, na Itália, desenvolveram um dispositivo experimental inovador, capaz de observar e estudar simultaneamente fenômenos clássicos e quânticos.

Enquanto os fenômenos dessas duas áreas já foram amplamente estudados de forma independente, essa nova tecnologia possibilita investigar como a matéria se comporta sob ambas as perspectivas ao mesmo tempo.

O dispositivo utiliza um fenômeno conhecido como levitação óptica, no qual um feixe de laser intensamente focado pode capturar, segurar e manipular objetos em nanoescala. Essa técnica, chamada de pinça óptica, permite confinar partículas microscópicas individuais com precisão sem contato físico.

A levitação óptica foi inicialmente observada na década de 1980 e aprimorada ao longo dos anos, tornando-se uma ferramenta essencial na manipulação de partículas minúsculas. Esse avanço levou o físico Arthur Ashkin a receber o Prêmio Nobel de Física em 2018 por suas contribuições ao campo.

Com esse novo experimento, os pesquisadores esperam explorar os limites entre os mundos clássico e quântico, fornecendo novos insights sobre a transição entre esses domínios e, possivelmente, revelando fenômenos ainda desconhecidos na física fundamental.

A equipe utilizou a técnica de levitação optomecânica para criar múltiplas pinças ópticas dentro de uma mesma estrutura. Para isso, empregaram feixes de luz de diferentes cores para capturar simultaneamente duas nanoesferas de vidro. Dentro dessa armadilha óptica, as esferas oscilam em torno de seus pontos de equilíbrio em frequências bem definidas, comportando-se como um oscilador clássico, regido pelas leis da mecânica tradicional.

O próximo passo será resfriar gradualmente o sistema, partindo da temperatura ambiente até se aproximar do zero absoluto. Em temperaturas tão baixas, espera-se que as partículas passem a seguir os princípios da mecânica quântica.

No entanto, o verdadeiro interesse dos cientistas está na transição entre os dois domínios. Conforme o sistema se aproxima do regime quântico, os pesquisadores estarão atentos a qualquer sinal que indique quando e como ocorre a mudança do comportamento clássico para o quântico.

“Esses nano-osciladores estão entre os poucos sistemas que nos permitem investigar o comportamento de objetos macroscópicos de maneira altamente controlada”, explicou Francesco Marin, membro da equipe. “As esferas são eletricamente carregadas e interagem entre si, fazendo com que o movimento de uma dependa fortemente da outra. Isso abre caminho para o estudo de nanossistemas interativos nos regimes clássico e quântico, permitindo a exploração experimental da fronteira sutil entre esses dois mundos.”

Essa pesquisa chega em meio a um debate ainda em aberto na física. Alguns experimentos sugerem que não existe uma fronteira clara entre os mundos clássico e quântico, enquanto outras hipóteses indicam que essa transição pode ocorrer de forma abrupta e ainda desconhecida. Para alguns cientistas, essa fronteira pode estar oculta em fenômenos que ainda não foram totalmente compreendidos, tornando essa investigação um passo essencial para decifrar um dos maiores mistérios da física moderna.

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