Aglomerado microscópico de sódio torna-se o maior objeto já observado como onda

Um aglomerado microscópico de sódio se tornou o maior objeto já observado como uma onda, superando os recordes anteriores por milhares de átomos.

A física quântica descreve partículas em termos de ondas, o que significa, na prática, que toda matéria existe em uma mistura de vários estados possíveis ao mesmo tempo - chamada de superposição - antes de ser medida.

Embora isso seja mais evidente na escala subatômica de elétrons e fótons, tudo, de átomos a seres humanos, galáxias inteiras e além, existe em superposição. Em teoria, ao menos. Ver isso em escalas cada vez maiores é difícil - talvez até impossível.

Em um novo estudo, pesquisadores da Universidade de Viena, na Áustria, e da Universidade de Duisburg-Essen, na Alemanha, relatam um dos maiores objetos já observados em superposição. A partícula media cerca de 8 nanômetros de diâmetro e, com mais de 170.000 unidades de massa atômica, era mais massiva do que muitas proteínas.

O experimento deles mostra que até nanopartículas de sódio, cada uma formada por milhares de átomos individuais, seguem as regras da mecânica quântica, apesar de seu tamanho relativamente enorme.

"Intuitivamente, seria de se esperar que um aglomerado metálico tão grande se comportasse como uma partícula clássica", diz o autor principal Sebastian Pedalino, estudante de pós-graduação da Universidade de Viena.

"O fato de ele ainda produzir interferência mostra que a mecânica quântica continua válida mesmo nessa escala e não exige modelos alternativos."

Os pesquisadores fizeram as partículas super-resfriadas passarem por um interferômetro com uma série de grades de difração geradas por lasers ultravioleta.

Depois que uma grade inicial canalizou as partículas por pequenos espaços, elas seguiram adiante como ondas medindo entre 10 e 22 quatrilionésimos de metro. Isso as colocou em uma superposição de trajetórias possíveis pelo dispositivo, algo que os pesquisadores conseguiram detectar com outra grade no fim do percurso.

Essa descoberta sugere que as posições das partículas não ficam definidas durante a parte não observada da viagem. As partículas exibiram um efeito de "deslocalização" muitas vezes maior do que o tamanho de qualquer partícula individual.

Em escalas maiores, a matéria geralmente se torna complexa demais e se entrelaça com o ambiente a ponto de as superposições individuais deixarem de ser distinguíveis. Conhecido como decoerência quântica, esse colapso de uma superposição para uma posição definível pode explicar por que não observamos a mecânica quântica em sistemas macroscópicos.

Ainda assim, não existe um limite de tamanho estabelecido para a mecânica quântica e, como o novo estudo mostra, talvez não estejamos tão distantes dela quanto imaginamos.

Como pesquisas anteriores já sugeriram, talvez as diferentes possibilidades representadas pela superposição quântica sejam todas igualmente válidas - e, em vez de colapsarem em uma única realidade, se ramifiquem para formar um multiverso de possibilidades.

O estudo foi publicado na Nature.