Físicos estabeleceram um novo recorde com o gato de Schrödinger mais pesado de todos os tempos: ScienceAlert

Um minúsculo cristal oscilante pesando pouco mais que um grão de areia se tornou o objeto mais pesado já registrado em uma superposição de locais.

Físicos do Instituto Federal Suíço de Tecnologia (ETH) em Zurique conectaram um ressonador mecânico a um tipo de circuito supercondutor comumente usado em computação quântica para replicar o famoso experimento mental de Erwin Schrödinger em uma escala sem precedentes.

Ironicamente, Schrödinger seria um tanto cético de que algo tão grande – bem, qualquer coisa – pudesse existir em um estado ambíguo de realidade.

Os estados de superposição não têm paralelo em nossa experiência cotidiana. Observe a queda da bola de futebol e você pode acompanhar sua taxa de queda com um cronômetro. Sua posição de repouso final é tão clara quanto o dia, e até mesmo como ele gira em vôo é evidente.

Se você fechar os olhos quando eles caírem, não há razão para pensar que esses estados de localização ou comportamento possam ser diferentes. No entanto, na física quântica, características como posição, rotação e momento não existem de maneira significativa até que você veja uma bola em repouso no chão.

Junto com outro peso-pesado da física teórica, Albert Einstein, Schrödinger não gostava muito de interpretações de experimentos indicando que as partículas careciam de propriedades precisas até que a observação lhes desse uma.

Para mostrar o quão absurda era toda a ideia, o Prêmio Nobel austríaco descreveu um cenário em que a localização não observada de uma partícula estava ligada à vida de um gato invisível.

Imagine, se quiser, que uma partícula cuspida aleatoriamente de um átomo em decomposição, atinja um contador Geiger, fazendo com que o frasco de veneno se estilhace e mate instantaneamente um gato. Como tudo isso ocorre dentro de uma caixa, os eventos e seus tempos passam despercebidos.

Vá com o que é conhecido como Interpretação de Copenhague Na física quântica, o sistema invisível existe em um estado de todas as possibilidades até que seu estado final seja observado. A partícula é emitida e não emitida. Contador Geiger ativo e inativo. O frasco de veneno está quebrado, não estilhaçado. E o gato está vivo e morto.

Essa camuflagem mortal é quase impossível de visualizar, mas é facilmente representada em Equação ondulatória de Schrödinger.

Quase um século depois, Schrödinger não é mais uma piada. Foi observado não apenas em moléculas pequenas, mas em moléculas inteiras (para não mencionar grupos de milhares de átomos). Podemos manipular a caixa para garantir que o gato nunca morra. Podemos até mexer no cenário para separar o gato. Na verdade, tecnologias inteiras são baseadas nos mesmos princípios dos objetos em estados de superposição.

Embora nenhum gato real tenha sido ameaçado por um experimento quântico – por causa da moral, você sabe – a teoria permanece direta. Objetos grandes como gatos, ou mesmo humanos, elefantes ou mesmo dinossauros, podem existir em estados de superposição da mesma forma que elétrons, quarks e fótons.

A matemática não deixa margem para dúvidas, no entanto, observar os efeitos de uma presença tão nebulosa em uma escala tão grande é outra história.

No nível atômico, um toque de destinos não cumpridos pode ser visto com equipamentos bastante primitivos. À medida que as propriedades dos objetos crescem, torna-se mais difícil obter empiricamente as assinaturas da superposição.

Nesta última experiência, o ressonador de ondas sonoras de alta frequência, ou habar, como um gato 16,2 µg. O que falta em bigodes e puffs de peixe é compensado pelo fato de poder zumbir em uma curta faixa de frequências quando alimentado por uma corrente.

“Ao sobrepor os dois estados de oscilação no cristal, criamos efetivamente um gato de Schrödinger pesando 16 microgramas,” Ele diz Autor principal e físico da ETH Zurich, Yiwen Chu.

Para os papéis do átomo radioativo, contador Geiger e veneno, a Equipe A enviarum circuito supercondutor que serviu de fonte de energia para o experimento, o sensor e a superposição.

A conexão dos dois permitiu que os pesquisadores colocassem o HBAR em movimento para que suas vibrações tremessem em duas fases simultaneamente, um fenômeno que estava de volta à transmissão.

Quão grandes experimentos futuros podem ir é uma questão em aberto. Na prática, forçar os limites de tamanho na superposição pode levar a novas maneiras de tornar a tecnologia quântica mais poderosa ou formar a base de ferramentas mais sensíveis para estudar a matéria e o universo.

Basicamente, ainda há questões sobre o que significa a matéria estar em superposição. Apesar de décadas de progresso em tornar a mecânica quântica mais precisa, há Ainda não está claro Por que abrir a caixa deveria fazer alguma diferença para o destino do gato de Schrödinger.

O que significa transformar talvez em realidade permanece um mistério da física de partículas, como quando Schrödinger teve sua ideia absurda de um gato que não deveria existir.

Esta pesquisa foi publicada em ciências.