p Pela primeira vez, os físicos desenvolveram um método para obter imagens visuais do emaranhamento entre os elétrons. Como essas correlações desempenham um papel importante na determinação da função de onda de uma molécula - que descreve o estado quântico da molécula - os pesquisadores usaram o novo método para produzir as primeiras imagens do quadrado da função de onda de dois elétrons de um hidrogênio (H ₂ ) molécula. p Embora já existam várias técnicas para a geração de imagens de elétrons individuais de átomos e moléculas, este é o primeiro método que pode gerar imagens diretamente das correlações entre os elétrons e permitir que os pesquisadores explorem como as propriedades dos elétrons dependem umas das outras.

p Os pesquisadores, M. Waitz et al., de vários institutos na Alemanha, Espanha, os EUA, Rússia, e Austrália, publicaram um artigo sobre o novo método de imagem em uma edição recente da Nature Communications .

p "Existem outros métodos que permitem reconstruir correlações a partir de diferentes observações; no entanto, no meu conhecimento, esta é a primeira vez que se obtém um direto imagem de correlações apenas olhando para um espectro, "disse o co-autor Fernando Martín da Universidad Autónoma de Madrid Phys.org . "Os espectros registrados são idênticos às transformadas de Fourier das diferentes peças do quadrado da função de onda (ou de forma equivalente, para a representação das diferentes peças da função de onda no espaço de momento). Nenhuma reconstrução, filtragem ou transformação é necessária:o espectro reflete diretamente as partes da função de onda no espaço do momento. "

p O novo método envolve a combinação de dois métodos de imagem já amplamente utilizados:a imagem de fotoelétrons e a detecção coincidente de fragmentos de reação. Os pesquisadores empregaram simultaneamente os dois métodos usando o primeiro método em um elétron para projetar esse elétron em um detector, e usando o segundo método no outro elétron para determinar como suas propriedades mudam em resposta.

p O uso simultâneo de ambos os métodos revela como os dois elétrons estão correlacionados e produz uma imagem do quadrado do H ₂ função de onda correlacionada de dois elétrons. Os físicos enfatizam um ponto importante:que essas são imagens do quadrado da função de onda, e não a função de onda em si.

p "A função de onda não é observável na física quântica, então não pode ser observado, "Martín disse." Apenas o quadrado da função de onda é observável (se você tiver as ferramentas para fazê-lo). Este é um dos princípios básicos da física quântica. Aqueles que afirmam ser capazes de observar a função de onda não estão usando a linguagem adequada porque isso não é possível:o que eles fazem é reconstruí-la a partir de alguns espectros medidos fazendo algumas aproximações. Nunca pode ser uma observação direta. "

p Os pesquisadores esperam que a nova abordagem possa ser usada para imagens de moléculas com mais de dois elétrons também, detectando os fragmentos de reação de vários elétrons. O método também pode levar à capacidade de correlações de imagem entre as funções de onda de várias moléculas.

p "Obviamente, o passo natural a seguir é tentar um método semelhante em moléculas mais complicadas, - disse Martín. - Provavelmente, o método funcionará para moléculas pequenas, mas não está claro se funcionará em moléculas muito complexas. Não por causa de limitações na ideia básica, mas principalmente por causa das limitações experimentais, já que experimentos de coincidência em moléculas complexas são muito mais difíceis de analisar devido aos muitos graus de liberdade nuclear. "

p A capacidade de visualizar correlações elétron-elétron e as funções de onda molecular correspondentes tem implicações de longo alcance para a compreensão das propriedades básicas da matéria. Por exemplo, um dos métodos mais comumente usados ​​para aproximar uma função de onda, chamado de método Hartree-Fock, não leva em consideração as correlações elétron-elétron e, como resultado, frequentemente discorda das observações.

p Além disso, correlações elétron-elétron estão no cerne dos fascinantes efeitos quânticos, tais como supercondutividade (quando a resistência elétrica cai a zero em temperaturas muito baixas) e magnetorresistência gigante (quando a resistência elétrica diminui muito devido ao alinhamento paralelo da magnetização das camadas magnéticas próximas). As correlações de elétrons também desempenham um papel na emissão simultânea de dois elétrons de uma molécula que absorveu um único fóton, um fenômeno denominado "ionização dupla de fóton único".

p E finalmente, os resultados também podem levar a aplicações práticas, como a capacidade de realizar imagens de correlação com lasers de elétrons de campo e com fontes de raios-X baseadas em laser. p © 2018 Phys.org