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Pesquisadores da Universidade de East Anglia propuseram uma nova maneira de usar a luz quântica para “ver” o som quântico.
Um novo artigo publicado hoje revela a interação da mecânica quântica entre vibrações e partículas de luz, conhecidas como fótons, nas moléculas.
Espera-se que a descoberta possa ajudar os cientistas a compreender melhor as interações entre a luz e a matéria em escalas moleculares.
E potencialmente abre caminho para a abordagem de questões fundamentais sobre a importância dos efeitos quânticos em aplicações que vão desde novas tecnologias quânticas até sistemas biológicos.
Dr Magnus Borgh, da Escola de Física da UEA, disse: “Há uma controvérsia de longa data na física química sobre a natureza dos processos onde a energia das partículas de luz é transferida dentro das moléculas.
“Eles são fundamentalmente mecânicos quânticos ou clássicos? As moléculas são sistemas complexos e confusos, vibrando constantemente. Como essas vibrações afetam quaisquer processos mecânicos quânticos na molécula?
“Esses processos são normalmente investigados usando técnicas que dependem da polarização – a mesma propriedade da luz usada em óculos de sol para reduzir reflexos. Mas este é um fenômeno clássico.
“As técnicas da óptica quântica, o campo da física que estuda a natureza quântica da luz e suas interações com a matéria em escala atômica, podem oferecer uma maneira de investigar efeitos quânticos genuínos diretamente em sistemas moleculares”.
O comportamento quântico pode ser revelado estudando correlações na luz emitida por uma molécula colocada em um campo de laser. As correlações respondem à questão de quão provável é que dois fótons sejam emitidos muito próximos e possam ser medidos usando técnicas padrão.
Ben Humphries, estudante de doutorado em química teórica, na UEA, disse: “Nossa pesquisa mostra que quando uma molécula troca fônons – partículas de som da mecânica quântica – com seu ambiente, isso produz um sinal reconhecível nas correlações de fótons.”
Embora os fótons sejam rotineiramente criados e medidos em laboratórios de todo o mundo, os quanta individuais de vibrações, que são as partículas sonoras correspondentes, os fônons, não podem, em geral, ser medidos de forma semelhante.
As novas descobertas fornecem uma caixa de ferramentas para investigar o mundo do som quântico nas moléculas.
O pesquisador principal, Garth Jones, da Escola de Química da UEA, disse: “Também calculamos correlações entre fótons e fônons.
“Seria muito emocionante se o nosso artigo pudesse inspirar o desenvolvimento de novas técnicas experimentais para detectar fônons individuais diretamente”, acrescentou.
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