Idealizado experimento para medir se gravidade quntica ou no

Espao

Redação do Site Inovação Tecnológica – 08/05/2024

A gravidade clssica ou quntica?

Mesmo fazendo parte da nossa vida cotidiana, a fora gravitacional permanece misteriosa: At hoje no compreendemos se a natureza ltima da gravidade geomtrica, como ditam as teorias de Einstein, ou se ela governada pelas leis da mecnica quntica.

At agora, todas as propostas experimentais para responder a esta questo, nos dizendo se a gravidade quntica ou no, baseiam-se na criao de fenmenos qunticos, como o entrelaamento ou a superposio, entre objetos macroscpicos.

Contudo, quanto mais pesado um objeto, mais ele tende a perder suas caractersticas qunticas e se tornar clssico – obedecendo fsica clssica, em contraposio fsica quntica – tornando incrivelmente desafiador fazer uma massa pesada se comportar como uma partcula quntica. E isso necessrio para realizar experimentos em regimes nos quais os efeitos qunticos e os efeitos gravitacionais sejam simultaneamente relevantes, para ver se os dois coexistem ou no na fora gravitacional.

Cavendish atualizado

Agora, Ludovico Lami e colegas da Universidade de Amsterd, nos Pases Baixos, acabam de idealizar um experimento que, quando puder ser realizado na prtica, dever superar essas dificuldades e nos dar a to esperada resposta. A diferena que esse “quando” est em um futuro muito prximo.

“Ns projetamos e investigamos uma classe de experimentos envolvendo um sistema de ‘osciladores harmnicos’ massivos – por exemplo, pndulos de toro, essencialmente como aquele que Cavendish usou em seu famoso experimento de 1797 para medir a intensidade da fora gravitacional.

“Ns estabelecemos matematicamente rigorosos limites em certos sinais experimentais de quantumidade que uma gravidade clssica local no deveria ser capaz de superar. Analisamos cuidadosamente os requisitos experimentais necessrios para implementar nossa proposta em experimentos reais e descobrimos que, embora ainda seja necessrio algum grau de progresso tecnolgico, tais experimentos podero realmente estar ao nosso alcance em breve,” disse Lami.

Pndulos de toro

O principal problema com as propostas anteriores que muito difcil criar os chamados estados deslocalizados, nos quais objetos massivos – e no partculas – ficam distantes, mas relacionados. O objeto mais pesado para o qual foi observada deslocalizao quntica at hoje uma molcula, uma molcula grande, mas muito mais leve do que a menor massa cujo campo gravitacional foi medido, que pesa pouco abaixo de 100 mg – se parece pouco, mais de um bilhes de bilhes de vezes mais pesado do que a molcula.

Isso faz qualquer esperana da realizao prtica de um experimento desses s aparecer na agenda vrias dcadas no futuro.

A diferena da nova proposta que ela dispensa a criao desses estados deslocalizados ou sequer a gerao e deteco do entrelaamento quntico. Como sugesto concreta da sua abordagem, os pesquisadores propem usar dois pndulos de toro, corpos rgidos suspensos por fios que rodam para a frente e para trs medida que os seus fios se torcem. Esses pndulos tm o formato de halteres, com cada extremidade pesando menos de um grama e constituindo metade de uma cavidade ptica, sendo a outra metade um espelho fixo. medida que os pndulos oscilam, eles mudam o tamanho e, portanto, o comprimento da onda ressonante em cada cavidade, uma mudana que pode ser detectada iluminando as cavidades com luz laser e medindo o padro de interferncia resultante.

Para ver se a gravidade a fora dominante entre os pndulos, eles so postos muito prximos, separados por um escudo para suprimir quaisquer potenciais interaes eletromagnticas e pticas. Alm disso, a distncia que separa os pndulos deve ser cuidadosamente escolhida para que a atrao gravitacional entre os dois seja mais forte do que a fora de Casimir entre eles e o escudo.

A seguir, s fazer os dois pndulos balanarem e deixar a gravidade fazer o seu papel. Repetindo o experimento inmeras vezes, ser possvel determinar a probabilidade de que ambos voltem ao seu estado de repouso. Se esta probabilidade exceder um limite superior calculado para a gravidade clssica, isso indicar que a gravidade quntica.

Os pesquisadores esperam que sua proposta seja apenas o comeo de uma discusso que ajude a conceber experimentos que possam responder questo fundamental sobre a “quantumidade” da gravidade em um futuro no to distante.

Outras notcias sobre:

Mais tópicos