Microscópio quântico faz mágica com ondas de matéria

Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/05/2012

Este gráfico mostra uma onda de matéria atingindo o chapéu de Schrodinger. A onda no interior do contêiner é amplificada, mas ela nunca pode ser vista, parecendo que algo está saindo do nada.
[Imagem: G. Uhlmann/UW]

Amplificador de ondas

Cientistas idealizaram um amplificador de ondas - de luz, som, ou qualquer outra onda - que, ao mesmo tempo, isola essas ondas do seu entorno, literalmente mantendo-as invisíveis.

Ou seja, você vai ver o resultado ampliado, mas nunca conseguirá ver a onda original.

"Você pode isolar e ampliar o que quer ver, e tornar o resto invisível," explica Gunther Uhlmann, da Universidade de Washington, nos Estados Unidos, ressaltando que o efeito de amplificação é muito forte.

O Dr. Uhlmann faz parte da mesma equipe que afirma ser possível criar uma fenda espacial eletromagnética, que, apesar do nome, terá grande utilidade nas TVs com imagens 3D e na geração de imagens para auxiliar cirurgias.

O que o grupo está propondo agora é "manipular ondas de matéria" - as ondas a que eles se referem são a descrição matemática das partículas na mecânica quântica.

Vai funcionar "para qualquer fenômeno ondulatório descrito ou pelas equações de Helmholtz ou pelas equações de Schrodinger, ou seja, ondas polarizadas no eletromagnetismo, ondas de pressão na acústica ou ondas de matéria na mecânica quântica," garantem Uhlmann e seus colegas.

Microscópio quântico

Essa manipulação das ondas permitirá a construção de um microscópio quântico, capaz de capturar as tão faladas ondas que descrevem partículas como elétrons e fótons.

Um equipamento assim poderá dar um novo impulso à ciência do mundo atômico e subatômico.

Mas um microscópio quântico também será de grande utilidade em coisas muito práticas, como a observação dos processos eletrônicos - fundamentalmente elétrons em movimento - no interior de processadores e de folhas fazendo fotossíntese.

Chapéu de Schrodinger

Os autores chamam seu sistema de "chapéu de Schrodinger", uma referência ao famoso "gato de Schrodinger" da mecânica quântica, que pode estar vivo e morto ao mesmo tempo, pelo menos até que você olhe para ele.

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A referência se justifica porque, embora amplifique muito a onda e mostre o resultado, a onda original ficará contida no interior de um "escudo de invisibilidade", aparentemente criando algo que parece sair do nada.

"Em certo sentido, você está fazendo mágica, porque parece que uma partícula está sendo criada do nada. É como tirar algo do seu chapéu," justifica Uhlmann.

Essas "partículas emergentes" são na verdade quasipartículas, que os físicos chamam de quasmons.

As ondas de matéria no interior do chapéu de Schroedinger também podem ser "contraídas", o que equivale a torná-las invisíveis ao mundo exterior, embora Uhlmann acredite que "esconder objetos já microscópicos não é algo tão interessante.

Ver para crer

Se tudo lhe parece familiar e muito parecido com as pesquisas relacionadas com os mantos da invisibilidade e os metamateriais, está absolutamente certo.

A construção do microscópio quântico deverá se basear exatamente nesses materiais artificiais.

Com a publicação da demonstração matemática de que o projeto é viável - o que inclui considerações sobre sua construção usando materiais sólidos -, os cientistas esperam agora encontrar parceiros para construir um protótipo.

"Nós esperamos que seja factível, mas em ciência você não sabe ao certo até que você o faça," disse o pesquisador.

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