Os físicos criaram um experimento para identificar a incerteza quântica no mundo comum – o gato de Schrödinger não será prejudicado

No mundo quântico reina a incerteza, que no momento é violada pelo fato da observação (medição). Isto é conseguido em instalações complexas. Poderíamos esperar que no nosso mundo comum de objetos grandes e pesados ​​também haja espaço para a incerteza quântica, mas é muito, muito difícil provar isso por observação direta. No entanto, os cientistas não desistem.

Um dos espelhos do detector LIGO. Fonte da imagem: Caltech/MIT/LIGO Lab

O princípio da incerteza quântica é frequentemente ilustrado através da experiência mental do gato de Schrödinger, onde o animal não está vivo nem morto antes de abrir a caixa. Isto permite-nos compreender as leis contra-intuitivas da mecânica quântica, mas não nos aproxima da detecção de fenómenos quânticos ao nível macro.

Cientistas da University College London (UCL), da Universidade de Southampton, no Reino Unido, e do Instituto Bose, na Índia, propuseram a sua própria versão de uma experiência em grande escala para capturar a incerteza quântica em objetos grandes. Para o estudo, os cientistas propuseram a utilização do sistema de observatório gravimétrico LIGO, nos EUA. São dois túneis de 4 km cada, conectados em ângulo reto (pela letra G). Um feixe de laser percorre repetidamente os túneis com reflexão, capaz de registrar distorções do espaço-tempo ao passar por um detector de ondas gravitacionais. O mesmo sistema pode ser usado para identificar a incerteza quântica em macroobjetos sem restrições estritas de massa e energia, dizem os cientistas.

Em cada um dos túneis, você pode pendurar espelhos nas extremidades dos pêndulos (ou alvos que obscurecem os espelhos principais do sensor) e disparar um par de flashes de laser contra eles em um determinado intervalo. Se houver incerteza quântica em nosso grande mundo, então o primeiro impulso interromperá o movimento do pêndulo – isso manifestará o chamado efeito observador, e o segundo impulso registrará o desvio da trajetória calculada.

Do ponto de vista matemático, o experimento deve confirmar ou refutar o cumprimento de duas condições da desigualdade de Leggett-Garg. Deve ser cumprido para todas as condições do mundo clássico. Se, ao interagir com espelhos de 10 kg, uma dessas condições não for atendida, então o objeto exibirá propriedades de incerteza quântica.

Do ponto de vista matemático, isso significaria que há uma grande probabilidade de você estar atualmente sentado em uma cadeira em frente a um monitor, mas também uma probabilidade infinitesimal (mas de forma alguma zero) de estar na Lua, em Marte ou no Galáxia de Andrômeda. O principal é que para comprovar tal possibilidade não será necessário arriscar a vida do gato, embora a experiência com espelhos na própria instalação do LIGO exija equipamentos e condições não triviais.

Um artigo sobre a pesquisa foi publicado na revista Physical Review Letters. Também está disponível em arxiv.org.