Algo do nada: Físicos resfriam objeto medindo... nada

Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/03/2025

O problema da medi??o

O chamado "problema da medi??o" ? um dos maiores e mais debatidos mist?rios da f?sica qu?ntica: Como os estados qu?nticos podem existir em superposi??o, uma combina??o de m?ltiplos estados simultaneamente, a mera a??o de medir "decide" o estado que ser? detectado, mostrando que, no mundo qu?ntico, ? imposs?vel observar a realidade sem alter?-la.

Al?m disso, a dualidade onda-part?cula d? realidade ? fun??o de onda, que s? registra probabilidades: No momento da medi??o, o sistema "escolhe" um estado e o valor da propriedade se torna definido.

Leve apenas isto em considera??o - nem falamos aqui do efeito do observador - e voc? ter? elementos suficientes para n?o estranhar tanto o resultado da pesquisa de Evan Cryer-Jenkins e colegas de v?rias universidades da Alemanha e do Reino Unido.

A equipe realizou experimentos combinando luz e som, e constatou um efeito surpreendente: A simples medi??o de nada - sim, nada ? realmente medido - ? suficiente para diminuir a temperatura de um objeto.

Em outras palavras, embora as medi??es geralmente se concentrem na observa??o de um objeto presente, a aus?ncia do objeto n?o apenas fornece informa??es valiosas, como pode ser usada para executar um trabalho definido.

N?o h? nada l? - s? o efeito real

O resfriamento a laser, ou refrigera??o ?ptica, foi demonstrada pela primeira vez h? 40 anos e hoje ? a base de muitos campos de pesquisa. Essencialmente, a t?cnica consiste em usar os f?tons para "injetar" energia nas part?culas que est?o se movendo em dire??o ? fonte de laser; as part?culas logo retornam ao seu estado de energia anterior, emitindo f?tons e perdendo aquela energia ganha; o balan?o final ? que a part?cula n?o ganha ou perde energia, mas ? desacelerada, o que equivale a dizer que ela ficou mais fria.

Isso ? muito comum com ?tomos, mas a equipe usou uma microesfera de vidro - quatro vezes maior que um fio de cabelo humano - que captura tanto luz quanto ondas sonoras de alta frequ?ncia, refletindo-as continuamente ao redor de sua circunfer?ncia. O sistema se torna um "ressonador de modo de galeria sussurrante", que confina a luz e o som por tempo suficiente para que eles interajam um com o outro, correlacionando as duas ondas.

Medi??es subsequentes da luz que sai da esfera de vidro fornecem informa??es sobre a onda sonora.

Gra?as a um sensor capaz de detectar f?tons ?nicos, os pesquisadores conseguiram determinar se um ou nenhum f?ton tinha sido dispersado pela onda sonora em cada momento do tempo. Ent?o, considerando apenas os momentos em que nenhum f?ton foi detectado, a equipe observou com uma medi??o independente que as ondas sonoras circulando na esfera de vidro eram mais silenciosas do que o normal. O contr?rio tamb?m foi verdadeiro: Quando um ?nico f?ton era detectado, as ondas sonoras eram mais altas.

Se as ondas sonoras eram mais silenciosas, isso equivale a dizer que a esfera de vidro havia ficado mais fria, mesmo que nenhum f?ton a tenha deixado. E, quando um f?ton de fato saiu, ela permaneceu mais quente.

"Este resultado foi certamente surpreendente no in?cio," disse Jenkins, do Col?gio Imperial de Londres. "No entanto, faz sentido, pois a luz e o som est?o correlacionados em nosso experimento, ent?o a informa??o obtida da medi??o permite que o estado da onda sonora seja ainda mais resfriado."

Resfriamento com medi??o de zero f?tons

A equipe alerta que ningu?m deve se assustar muito com a medi??o de nada produzindo um efeito real, e afirma que coisas parecidas acontecem no nosso dia a dia.

"Embora pare?a contraintuitivo a princ?pio, atualizar nosso conhecimento sobre o mundo depois de perceber que algo n?o est? l? ?, na verdade, algo que fazemos todos os dias. Seja verificando se est? chovendo ou percebendo que voc? perdeu suas chaves, perceber a aus?ncia ? frequentemente t?o revelador quanto a presen?a," contextualizou Jack Clarke, membro da equipe.

Al?m de inspirar novos experimentos, em busca de outros efeitos igualmente fascinantes, a equipe espera que a sua chamada "medi??o de f?ton zero" possa ter amplos usos.

"Usar a detec??o de f?tons zero para ajudar a resfriar sistemas qu?nticos em seu estado fundamental ajudar? no desenvolvimento de computadores qu?nticos e redes qu?nticas, bem como testar? as leis fundamentais da f?sica," disse Kyle Major, membro da equipe.

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