Física Quântica | Parte 3 | Entrelaçamento Quântico

 Entrelaçamento Quântico

  A física quântica é utilizada para descrever o universo como um todo, desde suas menores escalas (átomos e partículas) até suas maiores escalas (estrelas, galáxias e etc). Atualmente está sustentada por dois pilares, a Relatividade e a Mecânica Quântica. Neste artigo iremos falar sobre o entrelaçamento/emaranhamento quântico que é um dos fenômenos descritos pela Mecânica Quântica.

 Bom, nós sabemos que  as partículas interagem umas com as outras certo? As partículas mensageiras (partículas que trasportam informações) interagem com partículas de matéria e produzem as forças eletromagnéticas, força fraca e força forte. Os elétrons interagem com os prótons e nêutrons e formam os átomos. Os átomos interagem entre si e formam todas as substâncias do universo, e assim por diante. Até aqui tudo está muito simples certo? mas como estamos falando da Mecânica Quântica com certeza vai piorar. No caso da força eletromagnética, força fraca e força forte, as partículas mensageiras são trocadas entre as partículas de massa e assim criam essas forças, e que geram a atração e a repulsão das partículas. Os elétrons repelem outros elétrons e atraem prótons por meio da força eletromagnética. os quarks ficam presos dentro do núcleo atômico por causa da força forte. O núcleo se parte, emitindo radiação por causa da força fraca. Mas nesse caso, é apenas uma troca de informações, todas as interações entre as partículas só alteram o estado do conjunto de partículas (átomos, núcleo atômico, partícula de radiação) e nunca as propriedades de uma partícula.  Não se pode por exemplo um fóton mudar a massa de um elétron, ou um neutrino alterar a carga de um quark, pois as propriedades das partículas não esta associada à interações e sim a própria partícula. O entrelaçamento Quântico faz exatamente isso, uma partícula interage com outra partícula e essa interação muda suas propriedades. 

   Quando uma partícula fica muito próxima de outra partícula elas se interagem, mas nesse caso sem a presença de uma partícula mensageira. Quando essas partículas se interagem dessa maneiram, elas começam a apresentar um comportamento bem estranho. Se você alterar as propriedades de uma das partículas por exemplo, a outra também sofre alteração, mesmo que nada tenha interferido nela. Se você aumentar a energia de uma das partículas a outra também sofrerá alteração em sua energia. De alguma maneira, as partículas se comunicam, e afetam diretamente uma a outra e essa interação não depende da distância. Uma partícula pode estar em uma galáxia e a outra do outro lado do universo, a distância não vai interferir no entrelaçamento. Quando essa interação bizarra ocorre, dizemos que as partículas estão entrelaçadas, ou seja, estão sofrendo o entrelaçamento quântico.

  Esse fenômeno é muito bizarro e completamente anti-intuitivo. Para você entender essa "bizarrice" vamos dar um exemplo bem simples. Vamos imaginar o entrelaçamento quântico entre pessoas. Imagine que você e um amigo estão caminhando, e de repente seu amigo começa a correr. Como vocês estão entrelaçados, você começa a se mover também, mesmo que nada te mova. Acontece que a mudança em uma das partículas interfere diretamente a outra.

 

       Entrelaçamento Quântico

Moeda entrelaçada e se modificando conforme a outra moeda.

 O entrelaçamento Quântico abre novas portas para os avanços científicos, e dentre eles esta uma das coisas mais cobiçadas pela humanidade e que é representada em vários filmes de ficção cientifica, estamos falando de superar a velocidade da luz. No começo a ideia pode parecer meio maluca, mas como se trata de física quântica ainda é plausível. Em um experimento, dois elétrons presos dentro de dois cristais de diamante diferentes foram entrelaçados (ou emaranhados), o que significa que tudo o que acontece a um elétron afeta imediatamente o outro. A seguir, a equipe mediu o spin de cada um dos elétrons. Na teoria quântica, o entrelaçamento é poderoso e misterioso: matematicamente os dois elétrons são descritos por uma única função de onda, que somente especifica se eles têm o mesmo spin ou spins diferentes, mas não qual em que direção seus spins apontam. Contudo, quando foram medidos, os elétrons aparecem individualmente aleatórios, mas concordam bem demais em que direção apontar. Tão bem, na verdade, que eles não poderiam ter orientações prévias à medição, como afirma o realismo. O comportamento observado dos elétrons só é possível se eles se comunicassem um com o outro, algo que seria muito surpreendente para elétrons presos em cristais diferentes e mais do que isso, os dois diamantes estavam em edifícios diferentes, a 1,3 km de distância um do outro. Além disso, as medições foram feitas tão rapidamente em cada um dos diamantes (usando relógios atômicos para sincronizá-las) que não haveria tempo suficiente para que os elétrons se comunicassem, nem mesmo se seus sinais de um para o outro viajassem à velocidade da luz. isto coloca o realismo local em um beco sem saída: se os spins dos dois elétrons são reais, ou a ação fantasmagórica à distância é real, ou os elétrons devem ter-se comunicado. Mas, se eles se comunicaram, eles fizeram isso mais rápido do que a velocidade da luz.

 Vários cientistas no mundo inteiro estão estudando para descobrir mais coisas sobre ela. O entrelaçamento quântico é uma descoberta bem recente (em contexto histórico) e por isso ainda possui muitas incertezas, mas como os próprios experimentos comprovam ela é existente e mesmo sendo bem estranho as partículas se entrelaçam.    


Fontes: Série Alem do Cosmos - National Geografic, Wikipedia.