.
O professor Wen Li da Wayne State University recebeu uma bolsa de US$ 626.467 da National Science Foundation (NSF) para tentar desvendar o mistério central do tunelamento quântico.
Pesquisas anteriores em tunelamento quântico estabeleceram que, sob as condições certas, partículas extremamente pequenas podem passar por uma barreira de energia mesmo que não tenham energia para isso, um fenômeno que parece violar a mecânica clássica. No entanto, de acordo com o destinatário da bolsa da NSF, o que exatamente acontece durante a fase de tunelamento da partícula também permanece um mistério.
“O que não se sabe sobre o tunelamento quântico é o comportamento das partículas durante o processo de tunelamento”, explicou Li em um Comunicado de imprensa anunciando a bolsa NSF recém-financiada. “Quando você puxa elétrons através de uma barreira criada pelo núcleo com um campo laser intenso, não se sabe o que acontece dentro da barreira.”
Para um observador externo, Li diz que a partícula “essencialmente atravessa uma parede como se não houvesse parede ali”. No entanto, os teóricos quânticos ainda não sabem como isso acontece.
“Queremos estudar o que esse elétron faz dentro dessa barreira”, disse Li.
Claro, o tunelamento quântico não é a única propriedade misteriosa do mundo subatômico, às vezes chamado de reino quântico. A “superposição” permite que partículas subatômicas estejam em estados, ou mesmo em dois lugares diferentes, ao mesmo tempo. Da mesma forma, o emaranhamento quântico, que Albert Einstein notoriamente chamou de “ação fantasmagórica à distância”, permite que duas partículas separadas por uma longa distância alterem instantaneamente seu “spin” quântico para corresponder ao outro depois que ele foi alterado.
Esses fenômenos e outras propriedades quânticas únicas levaram os pesquisadores a estudar se o reino quântico poderia conter os segredos da computação ultrarrápida. consciência humanaou mesmo a elusiva teoria do campo unificado. Se bem-sucedida, esta última unir a definição clássica da gravidade com o comportamento incomum das partículas subatômicas.
Agora, a NSF está pedindo a Li para ajudar a decifrar a mecânica real do tunelamento quântico, incluindo a fase intermediária inexplicável onde as partículas parecem magicamente “tunelar” seu caminho através de uma barreira de energia aparentemente intransponível. De acordo com Li, uma melhor compreensão desse processo pode levar a uma série de avanços de amplo alcance, incluindo a capacidade de criar imagens de processos microscópicos mais rápido e com mais detalhes do que nunca.
“Além de estudar o comportamento geral das partículas, queremos entender o processo para melhorar a produção de pulsos de attosegundos”, disse Li. “Isso é importante para desenvolver uma câmera rápida que tire 10 elevado à potência de 16 quadros por segundo para medir processos rápidos de elétrons, como aqueles vistos durante uma reação química.”
De acordo com Li, a capacidade de observar processos em uma velocidade tão alta poderia permitir uma compreensão sem precedentes de partículas quânticas individuais, o que poderia teoricamente se traduzir em compreensão de outros processos científicos críticos. Se bem-sucedido, entender esses processos nesse nível de detalhes poderia resultar em uma ampla gama de aplicações medicinais e de engenharia sem precedentes.
“Precisamos de algo tão rápido para observar esses processos”, disse Li. “Se você entende elétrons, você pode entender reações químicas. Se você entende reações químicas, você pode entender biologia. Isso significa que as aplicações eventuais dessa pesquisa podem ser enormes.”
Ezemenari M. Obasi, Ph.D., vice-presidente de pesquisa e inovação da Wayne State University, concorda.
“Esta pesquisa tem o potencial de ter um impacto de longo alcance em uma ampla gama de campos, incluindo medicina, negócios e além”, ele disse. “Estou ansioso para ver os resultados importantes da equipe de pesquisa do Dr. Li.”
Christopher Plain é um romancista de ficção científica e fantasia e redator-chefe de ciência no The Debrief. Siga e conecte-se com ele em X, aprenda sobre seus livros em plainfiction.comou envie um e-mail diretamente para ele em cristóvão@thedebrief.org.
.
