Experimento para testar gravidade quântica é simplificado

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/12/2020

Uma placa de cobre blindando o efeito Casimir pode viabilizar a realização do experimento dentro de alguns anos, e não de décadas, como previsto inicialmente.
[Imagem: Mazumdar Lab/Groningen]

Gravidade quântica e ondas gravitacionais

Há cerca de três meses, físicos alemães apresentaram o projeto de um sensor de diamante capaz de verificar se a força da gravidade é quântica ou não, além de detectar ondas gravitacionais em um equipamento de mesa.

Um aluno da equipe leu o projeto e descobriu que dá para tornar tudo mais simples, trazendo para muito perto da realização um experimento que seus próprios autores estimaram levar décadas para ser construído.

O sensor baseia-se na observação da gravidade sobre o fenômeno quântico da superposição, aquele responsável por uma partícula guardar dois valores ao mesmo tempo.

Esse efeito quântico ocorre em objetos minúsculos, como elétrons. Ao mirar um elétron em um nanodiamante especialmente construído, é possível criar uma superposição em um objeto muito maior. O nanodiamante é pequeno o suficiente para sustentar a superposição, mas também é grande o suficiente para sentir a atração da gravidade.

É essa característica que o experimento explora: Colocar dois desses diamantes próximos um do outro em queda livre e, portanto, anular a gravidade externa. Isso significa que eles interagem apenas por meio da gravidade entre eles.

"No entanto, este experimento é muito exigente," explicou o professor Anupam Mazumdar. Quando dois objetos estão muito próximos, como os dois nanodiamantes devem ficar, entra em ação outro possível mecanismo de interação, o efeito Casimir.

No vácuo, dois objetos podem se atrair por meio desse efeito. "O tamanho do efeito é relativamente grande e, para superar o ruído que ele cria, teríamos que usar diamantes relativamente grandes." Ficou claro desde o início que esse ruído deveria ser reduzido para tornar o experimento mais gerenciável.

Livrando-se do efeito Casimir

Foi aí que o estudante Thomas van de Kamp entrou na história: Ele propôs colocar uma placa condutora de cobre, com cerca de um milímetro de espessura, entre os dois diamantes. A placa funciona como um escudo para o potencial Casimir entre os dois diamantes. Sem a placa, esse potencial aproximaria os dois, mas, com a placa, os diamantes não são mais atraídos um pelo outro, mas pela placa entre eles.

"Isso remove a interação entre os diamantes por meio do efeito Casimir e, portanto, remove muito ruído do experimento," disse o professor Mazumdar.

Além disso, os cálculos feitos por Van de Kamp mostram que as massas dos dois diamantes podem ser reduzidas em mais de 100 vezes. "Pode parecer um pequeno passo, mas torna o experimento menos exigente. Além disso, outros parâmetros, como o nível de vácuo necessário durante o experimento, também se tornam menos exigentes devido à blindagem do efeito Casimir," disse Mazumdar.

A equipe já está trabalhando no redesenho do experimento, levando em conta as novas condições, com vistas a avaliar a viabilidade de sua implementação.

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