Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) conseguiram provar que Albert Einstein estava errado. Pelo menos, no que diz respeito a um famoso experimento de física quântica que tenta explicar a verdadeira natureza da luz. Eles mostraram, com precisão atômica, que não é possível ver luz ao mesmo tempo que uma partícula e como onda, ao contrário do que o famoso físico acreditava.
Este teste é conhecido como um experimento de dupla de slot. Nele, um feixe de luz passa por duas aberturas paralelas antes de chegar a uma tela. Se a luz fosse apenas uma partícula, o resultado seria dois pontos claros na tela. Mas o que parece ser listras claras e escuras, como ondas de água – indicando que a luz também se comporta como uma onda.
Em poucas palavras:
- Os físicos do MIT provaram que a luz não pode ser uma partícula e onda ao mesmo tempo;
- Eles usaram átomos ultra -fluindo, como rachaduras no famoso experimento de fenda;
- O resultado contradiz Albert Einstein e confirma a teoria de Niels Bohr sobre o comportamento da luz;
- Os ajustes na posição dos átomos mostraram que a observação altera o modo de ação da luz;
- A descoberta resolve uma disputa histórica exatamente no centenário da física quântica moderna.
Os resultados do estudo foram publicados na revista Cartas de revisão física. A pesquisa foi liderada por Wolfgang Ketterle, vencedor do Prêmio Nobel de Física em 2001, e envolveu cinco outros cientistas do MIT: Vitaly Fedoseev, Hanzhen Lin, Yu-Kun Lu, Yoo Kyung Lee e Jiahao Lyu, que fazem parte do Departamento de Física do Instituto e da Pesquisa Ultra-Freight.
Albert Einstein vs. Niels Bohr: Debate tem um vencedor um século depois
A dualidade de partículas de onda da luz é um dos conceitos mais intrigantes de mecânica quântica. Quando os cientistas tentam medir qual fenda a luz passou, ela para de se comportar como onda e gira a partícula. Essa mudança instantânea é um dos maiores mistérios da física moderna e mostra que o simples ato de observar muda o comportamento da luz.
Em 1927, Einstein sugeriu que seria possível detectar luz como partícula e ainda observar o padrão de interferência de ondas. Ele acreditava que um fóton passando por uma fenda causaria uma ligeira vibração, como uma mola se movendo. Isso permitiria que ele descobrisse onde o fóton passou sem perder o padrão de onda.
Niels Bohr, outro gigante da física, discordou. Ele disse que qualquer tentativa de descobrir o caminho do fóton terminaria o padrão de interferência. Desde então, o debate se intensificou, com vários experimentos apoiando a teoria e a incerteza de Bohr como parte essencial da mecânica quântica.
Agora, quase 100 anos depois, a equipe liderada por Ketterle conseguiu realizar a versão mais pura deste experimento. Eles usaram mais de 10.000 átomos separados super-resfriados e bem organizados. Cada átomo trabalhou como uma fenda individual. Em vez de uma folha com duas rachaduras, os pesquisadores usaram átomos como barreiras.
Esses átomos foram resfriados para quase o zero absoluto e presos em seus lugares por vigas a laser. Quando um fóton passou entre dois desses átomos, o comportamento da luz pode ser observado com grande precisão. A luz às vezes se comportou como uma onda, às vezes como uma partícula, mas nunca como ambos ao mesmo tempo.
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A chave está nas correlações quânticas entre os fótons e os átomos
O segredo do experimento foi ajustar o grau de “imprecisão” da posição dos átomos. Quanto mais frouxamente um átomo era mantido pelo laser, mais fácil era para ele registrar a passagem de um fóton, como se estivesse “ouvindo” a partícula se aproximando. Quanto mais ele ouvia, mais a luz não se comportava como uma onda.
Esse ajuste permitiu que os cientistas controlassem a probabilidade de um fóton aparecer como uma partícula ou como uma onda. Eles concluíram que quanto mais se sabe sobre o caminho dos fótons, menor a chance de ver o padrão típico de interferência de ondas. E quanto menos você sabe, maior a chance de ver esse padrão.
Curiosamente, eles também testaram a idéia de Einstein das “Springs”. Em vez de prender os átomos com laser, eles os deixam flutuar por um milionésimo de segundo. Mesmo assim, o resultado foi o mesmo: a luz continuou a se comportar como uma partícula ou como uma onda, mas nunca como ambos ao mesmo tempo.
Ou seja, essas “molas” imaginadas por Einstein não fazem diferença. O que realmente importa é a incerteza na posição dos átomos, que reforça a visão de Bohr. As observações do MIT mostraram que as correlações quânticas entre fótons e átomos são fundamentais para entender o fenômeno.
Segundo os pesquisadores, esta é uma nova versão mais idealizada do experimento da dupla. A grande inovação era poder fazê -lo com átomos e fótons individuais, algo impensável no tempo de Einstein e Bohr. O avanço foi possível graças às modernas tecnologias de refrigeração e controle de partículas.
Este estudo ocorre em um momento simbólico: 2025 foi declarado pela educação das Nações Unidas, Ciência e Cultura (UNESCO) Ano internacional de ciência quântica e tecnologiaEm homenagem aos 100 anos de formulação da mecânica quântica. Resolver essa antiga disputa é uma maneira notável de comemorar a data.
Para o co -autor Yoo Kyung Lee, o alinhamento dos fatos é perfeito. “É uma coincidência maravilhosa que possamos ajudar a esclarecer essa controvérsia histórica no mesmo ano em que celebramos a física quântica”, disse ele em um comunicação.