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Tempo de tunelamento quântico medido

05.04.2019

Se você acertar uma bola contra uma parede, ela quicará na direção oposta de acordo com todos os cânones da física clássica. Mas o mundo da física quântica é muito mais misterioso e imprevisível, se em vez de uma bola uma partícula quântica pode aparecer de repente do outro lado da parede graças a um fenômeno chamado tunelamento quântico. Apesar de esse fenômeno ter sido bastante estudado e amplamente utilizado para fins práticos, só recentemente um grupo de físicos conseguiu medir o tempo necessário para o "teletransporte" de uma partícula de um lugar para outro.

O fenômeno do tunelamento quântico é usado em microscópios eletrônicos, diodos, transistores e alguns outros componentes eletrônicos. É esse fenômeno que é responsável pelo decaimento espontâneo dos elementos radioativos, é com a ajuda do tunelamento quântico que as partículas que compõem os núcleos dos átomos dos elementos radioativos saem dos limites desses núcleos.

Apesar do alto grau de conhecimento do fenômeno do tunelamento quântico, os cientistas até recentemente não sabiam ao certo quanto tempo leva o processo de transição das partículas através da barreira. Alguns dos cientistas assumiram que o tunelamento foi instantâneo, mas isso, por sua vez, significa que a partícula está se movendo mais rápido que a velocidade da luz e pode se tornar um violador de causa e efeito.

Para medir o tempo de tunelamento quântico, pesquisadores da Griffith University e da Australian National University “decompuseram” em átomos de hidrogênio a luz de um poderoso laser que emite 1000 pulsos por segundo. Isso, segundo os cientistas, deveria ter criado as condições certas sob as quais o elétron pode "escapar" do átomo e possibilitar a medição do tempo de tunelamento.

Como resultado dos experimentos, os cientistas receberam resultados desanimadores. Muito provavelmente, o tunelamento quântico ocorre quase instantaneamente, levando menos de 1.8 attosegundos (um bilionésimo de um bilionésimo de segundo) para ser concluído.

Um fato interessante é que esta não é a primeira tentativa de medir o tempo de tunelamento quântico. Em 2017, pesquisadores do Instituto Max Planck, na Alemanha, usando átomos de criptônio e argônio, descobriram que leva cerca de 180 attosegundos de tempo para as partículas fazerem um túnel. No entanto, os cientistas acreditam que os resultados de experimentos anteriores podem ter erros devido à sua complexidade associada ao uso de átomos mais complexos do que os átomos de hidrogênio, que possuem apenas um elétron.

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