O que existe no vazio? O experimento que mediu o que há ‘no vácuo’

Desenho de um homem Direito de imagem Getty Images
Image caption O mundo quântico não funciona da mesma forma do 'mundo visível'

Imagine que você está em uma casa mal assombrada. É uma mansão abandonada, escura e gélida. Quando você entra no imóvel, ele parece vazio, mas de repente você começa a sentir coisas estranhas que vêm do nada.

No meio do silêncio, um espectro passa por você, uma voz é ouvida na cozinha, alguns passos no chão de madeira... De onde vêm essas presenças se não há ninguém na casa?

Essa cena pode ser apenas um exemplo para entender o que chamamos de "vácuo".

Mas para compreender o que de fato está ocorrendo, devemos primeiro identificar as formas de enxergar a realidade.

Na realidade "clássica", que é como os cientistas chamam o mundo que podemos ver e sentir, é fácil entender o que é o vácuo. Ele é simplesmente um espaço onde não há nada.

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Image caption A partículas quânticas se comportam como fantasmas, mas não têm nada a ver com fenômenos paranormais

Mas na realidade "quântica", isto é, em uma escala subatômica que não podemos detectar a olho nu, o vácuo se parece muito mais com uma casa mal assombrada.

No vácuo quântico, mesmo se removermos qualquer elemento do mundo visível, como luz ou calor, e não houver "nada", de repente começam a aparecer partículas que podem ser detectadas por instantes muito breves, como um fantasma.

Como a casa mal assombrada, embora no vácuo quântico aparentemente não exista nada, ele está cheio de partículas, energia e ondas que surgem de uma maneira misteriosa e desaparecem rapidamente.

Os cientistas já conseguiram detectar essas partículas, mas, agora, um experimento do Instituto de Eletrônica Quântica da Áustria conseguiu medir pela primeira vez as flutuações que essas partículas geram no espaço "vazio".

É como se já "sentíssemos" que há um fantasma, mas finalmente podemos ver a trilha branca que sai em sua esteira.

Direito de imagem Cristina Benea-Chelmus
Image caption O experimento foi realizdo com esse dispositivo que cria uma espécie de 'vácuo puro'

Algo que surge do nada

Na escola, provavelmente você aprendeu que a matéria não pode ser criada ou destruída, ou seja, é impossível que algo surja do nada.

No nível quântico, no entanto, isso é possível, sim.

"Por um curto período de tempo, você pode criar energia a partir do espaço vazio", diz Cristina Benea-Chelmus, coautora do estudo e pesquisadora da ciência aplicada na Universidade de Harvard.

"Acontece espontaneamente, não podemos saber quando vai acontecer, mas vai acontecer", diz.

Em seu experimento, Benea-Chelmus observou que as flutuações no vácuo se propagam no tempo e no espaço.

No nível quântico, quando falamos de espaço, nos referimos a escalas nanométricas. E quando falamos de tempo, eles são períodos muito curtos. Por exemplo, para medir as flutuações, essa experiência utilizou pulsos de laser que duravam frações de segundos.

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Image caption As partículas quânticas geraram flutuações no campo eletromagnético

Para conseguir o "vácuo puro", como Benea-Chelmus o chama, e assim medir o que acontece nele, a pesquisadora usou um dispositivo resfriado a uma temperatura próxima do zero absoluto - qualquer fonte de luz que pudesse "contaminar" essa pureza era bloqueada.

"Esta é a coisa mais próxima do vácuo que pode ser alcançado, você não pode exceder esse limite", diz Benea-Chelmus.

Dentro do dispositivo havia um cristal especial que reage às flutuações do vácuo, que é a única coisa que resta após qualquer outro tipo de matéria ou radiação eletromagnética ter sido eliminada.

Assim, vendo como as características do cristal mudaram quando flutuações de vácuo passaram por ele, Benea-Chelmus e sua equipe foram capazes de medir o campo eletromagnético que eles geram.

'Fantasmas quânticos'

O vácuo quântico não é um lugar onde não existe nada. Mas as partículas, as flutuações e a energia que existem nele são tão pequenas e efêmeras que, por enquanto, ainda é impossível extraí-las ou transformá-las.

Essas flutuações que ocorrem no vácuo são responsáveis pelas chamadas "emissões espontâneas", que são usadas em dispositivos emissores de luz, como telas de telefones celulares.

Este tipo de experimento realizado pela pesquisadora Cristina Benea-Chelmus, de Harvard, pode significar avanços neste campo. Os autores do estudo apontam que suas medições demonstram na prática o que a teoria quântica descreve.

Benea-Chelmus reconhece que ainda estamos longe de entender completamente esses fenômenos, mas sua descoberta é um passo adiante para decifrar os mistérios da física quântica e entender melhor o que são essas partículas - por enquanto, elas parecem apenas fantasmas.

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