Uma equipe internacional de pesquisadores propôs uma nova maneira de tornar átomos ou íons indistinguíveis trocando suas posições. Espera-se que essas partículas exibam propriedades exóticas. O estudo envolveu físicos da Universidade de Bonn, a Academia Austríaca de Ciências, e a Universidade da Califórnia. O trabalho já foi publicado em Cartas de revisão física .

Imagine que você está jogando o jogo "Encontre a Senhora" - na verdade, uma versão muito simples dele:O crupiê não é um vigarista obstinado, mas sim uma mulher totalmente honesta. E na mesa à sua frente estão apenas duas xícaras, não três. Eles são feitos de plástico preto e são tão parecidos que - por mais que tente - você não consegue distinguir um do outro.

O crupiê move ambas as xícaras para frente e para trás. Seus movimentos são muito rápidos e hábeis. No entanto, com um pouco de concentração, você consegue seguir seus movimentos. No fim, você pode indicar corretamente qual das xícaras estava originalmente à esquerda e qual estava à direita.

Mas o que aconteceria se você fechasse os olhos quando as xícaras estão sendo movidas? Nesse caso, você só pode adivinhar. Afinal, para você, ambas as xícaras parecem completamente idênticas. Claro, eles não são realmente assim - o copo 1 continua sendo o copo 1, não importa quantas vezes ele troque de lugar com o copo 2.

Contudo, no mundo das menores coisas, podem ser realizados experimentos nos quais a questão da identidade não seja tão clara. Jogar um jogo como "Find the Lady" no mundo quântico foi proposto por físicos do Instituto de Física Aplicada (IAP) da Universidade de Bonn, juntamente com seus colegas da Áustria e dos Estados Unidos.

Em lugares diferentes ao mesmo tempo

No mundo quântico, as xícaras são substituídas por dois átomos que estão exatamente no mesmo estado atômico. "Esses átomos podem ser produzidos em laboratórios especializados com técnicas de ponta, "explica o Prof Dieter Meschede, do IAP." Na verdade, eles são completamente iguais e apenas diferem devido à posição em que estão localizados. "

Quando você joga "Find the Lady" no mundo dos átomos, você tem alguma liberdade extra. Por exemplo, os pesquisadores podem contar com o fenômeno da mecânica quântica, segundo o qual as partículas podem estar em dois lugares diferentes ao mesmo tempo. Usando habilmente esse fenômeno, os átomos 1 e 2 podem, com uma certa sorte, trocar de lugar sem que ninguém perceba.

Em outras palavras:no final da manipulação quântica, o observador não tem como dizer - por uma questão de princípio - se o átomo 1 ainda é o átomo 1 ou se foi trocado pelo átomo 2. Para copos padrão, ainda seria possível diferenciá-los de forma confiável usando suas menores diferenças, como um amassado microscopicamente pequeno. Este não é o caso para átomos preparados de forma idêntica; Eles são exatamente os mesmos. "No final da experiência, portanto, não é mais possível - em qualquer forma - identificar qual dos dois átomos é o número 1 e qual é o número 2, "explica a Dra. Andrea Alberti do IAP.

Isso também tem implicações filosóficas. O filósofo alemão Gottfried Wilhelm Leibniz (1646–1716) é creditado com a afirmação de que dois objetos são idênticos quando nenhuma diferença pode ser discernida entre eles. Seguindo a lógica de Leibniz, os átomos trocados devem ter perdido parte de sua individualidade:eles são dois, no entanto, eles são de alguma forma um.

Surpreendentemente, os dois também são "conectados" um ao outro depois de trocar de lugar:certas propriedades de ambas as partículas, como o spin - a direção de rotação de um átomo - dependem de ambas as partículas. Se você observar a orientação do spin do átomo 1, então você saberá imediatamente a orientação do spin do átomo 2 - mesmo sem observá-lo diretamente. "É como se você jogasse duas moedas independentemente uma da outra, "explica Andrea Alberti." Se uma moeda mostra cara, então esse também deve ser o caso do outro. "Os físicos falam em 'emaranhamento".

Os pesquisadores do IAP estão trabalhando atualmente para colocar em prática sua proposta teórica. O experimento também pode ser realizado de forma modificada com outras partículas, como íons - uma rota que os colegas do Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica em Innsbruck, da Academia Austríaca de Ciências, desejam seguir. "Esperamos desses estudos, em que controlamos com alta precisão exatamente duas partículas quânticas, novas descobertas sobre o princípio fundamental da troca mecânica quântica, "espera Alberti.