Neutrons em jornadas fascinantes: descobertas que contradizem a física clássica

São PauloResultados Surpreendentes: Neutrons Seguem Princípios da Física Quântica

Testes recentes com nêutrons na TU Wien revelaram resultados inesperados. As descobertas indicam que os nêutrons não se comportam segundo as regras clássicas do cotidiano. Em vez disso, eles seguem os princípios da física quântica. Isso foi comprovado por meio de um experimento que testou a "desigualdade de Leggett-Garg", uma teoria introduzida em 1985.

Pontos principais sobre a Teoria Quântica:

• A teoria quântica permite que objetos estejam em múltiplos estados simultaneamente.
• A posição e o estado de uma partícula podem não ser tão determinados como imaginamos.
• A desigualdade de Leggett-Garg testa se explicações clássicas podem descrever comportamentos quânticos.
• Violar essa desigualdade demonstra que teorias clássicas não se aplicam a todos os comportamentos das partículas.

A teoria quântica propõe que partículas podem existir em múltiplos estados simultaneamente. Isso é distinto da física clássica, que afirma que os objetos possuem propriedades definidas, como localização e velocidade fixas, independentemente de serem observados ou não.

Pesquisadores da TU Wien testaram o comportamento de nêutrons usando um interferômetro de nêutrons. Este dispositivo divide um feixe de nêutrons em duas partes e depois as reúne. De acordo com a teoria quântica, cada nêutron percorre ambos os caminhos ao mesmo tempo. Esses caminhos podem estar separados por vários centímetros, tornando as ações dos nêutrons bastante interessantes, mesmo em uma escala maior.

O Teste da Desigualdade de Leggett-Garg: Física Clássica vs. Quântica

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A desigualdade de Leggett-Garg examina se objetos de grande escala se comportam conforme as leis da física clássica. De acordo com a física clássica, existem certos limites para a força das correlações entre medições ao longo do tempo que não devem ser ultrapassados. Se medições em três momentos distintos apresentarem correlações mais fortes do que esses limites, isto sugere que a física clássica não se aplica. A desigualdade de Leggett-Garg oferece uma maneira de calcular essas correlações, e enquanto teorias clássicas devem obedecer a essa regra, teorias quânticas podem não seguir esse padrão.

No experimento, cientistas utilizaram dispositivos de cristal de silício para dividir um feixe de nêutrons em duas partes. Eles mediram os nêutrons em três momentos diferentes e descobriram que os resultados não correspondiam ao que a física clássica previa. Os nêutrons exibiram comportamentos que as teorias clássicas não conseguiam explicar.

Este experimento demonstra que a física quântica explica a realidade de forma mais precisa do que a física clássica. Objetos compostos por partículas quânticas devem exibir comportamentos quânticos. Mesmo objetos maiores mostram efeitos quânticos. Por exemplo, já se observou que nêutrons podem viajar por dois caminhos ao mesmo tempo. A física clássica afirma que devem seguir apenas um, mas a teoria quântica mostra a divisão dos caminhos.

Pesquisadores utilizaram medições avançadas para obter esses resultados. Eles questionaram a ideia de que o estado real de uma partícula é sempre oculto ou desconhecido. Feixes de nêutrons, embora maiores no mundo quântico, ainda seguiam leis quânticas. Esses achados não podem ser explicados pela física clássica.

As experiências realizadas na TU Wien demonstraram que precisamos da física quântica para compreender a realidade. Teorias tradicionais não conseguem explicar os resultados. As descobertas confirmam que a física quântica é essencial para descrever com precisão o comportamento das partículas.