Papos de Física retorna este mês
Organizado pelo ICTP-SAIFR, ciclo de palestras informais sobre temas de física retornou com palestra sobre física quântica e informação quântica.
O palestrante, Prof. Aolita, à frente do público no Tubaína Bar
Toda primeira quinta-feira do mês, o ICTP-SAIFR (Instituto Sul Americano para Pesquisa Fundamental) realiza o Papos de Física, evento de divulgação científica em que um físico é convidado para uma palestra e bate-papo com a plateia em ambiente informal acerca de temas instigantes da física. Após um breve hiato entre dezembro e fevereiro, o Papos de Física retornou na última quinta-feira, 1 de março, ao Tubaína Bar, para mais um ciclo. Para a primeira edição do semestre, o palestrante convidado foi Leandro Aolita, professor adjunto na Universidade Federal do Rio de Janeiro e visiting fellow no ICTP-SAIFR, com a palestra “Informação quântica ou como tirar vantagem dos paradoxos da teoria quântica”.
O Prof. Aolita, que desenvolve pesquisa nas áreas de informação e ótica quântica, iniciou sua palestra com uma apresentação da teoria quântica, a qual descreve o comportamento da natureza ao nível microscópico, discutindo brevemente conceitos contra-intuitivos da teoria.
Um desses conceitos é a dualidade onda-partícula, formulada em 1924 pelo físico francês Louis de Broglie (prêmio Nobel de Física em 1929) e demonstrada experimentalmente pela primeira vez em 1927 no experimento da dupla-fenda, em que elétrons são atirados, um por vez, contra um anteparo com duas fendas, podendo passar por uma ou pela outra. Do outro lado, há um detector que mede a posição de impacto final dos elétrons. A dualidade consiste no fato de que o padrão do impacto de vários elétrons que é detectado pode apresentar características típicas de fenômenos de ondas ou de partículas dependendo de nossa observação.
Se observamos por qual das duas fendas eles passam, o padrão que aparece no detector é típico de fenômenos corpusculares: duas faixas concentradas na região imediatamente atrás de cada fenda, indicando que cada elétron passa ora por uma ou por outra fenda. Porém, quando não observamos por onde os elétrons passam, então o detector apresenta um padrão de interferência, típico de fenômenos ondulatórios: uma sequência de faixas demonstrando áreas onde a densidade de impactos de elétrons é alta, alternadas com zonas escuras onde a densidade de impactos é baixa, indicando que cada elétron interfere com si próprio, passando pelas duas fendas simultaneamente. Isto deu um nó na cabeça de físicos, e até mesmo de Albert Einstein, gerando intenso debate e teorizações que revolucionaram a forma como enxergamos a física hoje em dia.
“Pois a física quântica não descreve a natureza, mas, sim, a nossa percepção dela”, disse o Prof. Aolita, referindo-se ao fato de que a teoria quântica só é capaz de fornecer probabilidades acerca dos resultados de medidas sobre um sistema. Segundo o Princípio da Incerteza de Heisenberg, qualquer observação que façamos em um sistema quântico irá modificar o estado em que ele se encontra. Por exemplo, observar a posição de um objeto não é nada mais do que detectar os fótons (partículas de luz) que ela emite. Mas se o objeto em questão for uma partícula microscópica quântica, como por exemplo um elétron ou um átomo, a emissão de um fóton não é algo trivial, e muda totalmente o estado no qual ela se encontrava. Para explicar o principio de incerteza, a teoria quântica postula que os sistemas quânticos, antes de qualquer medida, existem em um estado de superposição, em que todas os estados possíveis coexistem, mas, ao realizarmos qualquer medição ou observação, o sistema inteiro colapsa ao estado correspondente ao resultado da medida.
Confuso, não? Richard Feynman, também prêmio Nobel de física e famoso divulgador da ciência, morto em 1988, costumava dizer: “posso dizer seguramente que ninguém entende a física quântica.” Apesar do bom-humor da frase, já icônica, ela traz em si, também, a verdade sobre o porquê é tão difícil de compreender essa teoria. “Ela é contra-intuitiva”, reiterou o Prof. Aolita, em referência ao mundo das partículas se comportar de forma tão ou mais diferente do que o mundo macroscópico com o qual estamos acostumados no dia-a-dia.
Apesar disso, ela não é pouco compreendida, mas, sim, muito bem compreendida matematicamente. E, graças a ela, possuímos celulares, computadores e tantos outros produtos eletroeletrônicos essenciais no cotidiano. Um transistor, por exemplo, peça chave no funcionamento de chips de computadores, funciona graças à manipulação de circuitos elétricos na transmissão de informação. E, à medida que novos avanços tecnológicos vão surgindo, os chips e processadores vão se tornando mais eficientes e cada vez menores. Pense no primeiro computador, que ocupava uma sala inteira e pesava toneladas, mas que tinha um poder de processamento inferior aos laptops que carregamos para cima e para baixo, sem dificuldade. Assim, a informação se armazena em espaços cada vez menores, utilizando, consequentemente, uma quantidade cada vez menor de átomos (e partículas quânticas) no processo, e, como salientou o Prof. Aolita, “é inevitável que os efeitos quânticos apareçam nesta equação em um futuro próximo”.
O próximo Papos de Física acontece no dia 5 de abril e trará a Profa. Ivone Albuquerque (IF-USP) com a palestra “Em busca do lado escuro do universo”. O evento é gratuito e não é necessário realizar inscrição. Para mais informações, acesse: http://www.ictp-saifr.org/papos/