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Medindo quanto tempo leva o tunelamento quântico
Em certo sentido, o tunelamento quântico é simples - é um fenômeno no qual uma partícula passa por uma barreira de energia, apesar da falta de energia para fazê-lo.
Por Bob Yirka - 23/07/2020


Domínio público

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Toronto encontrou uma maneira de medir quanto tempo o tunelamento quântico leva para acontecer. Em seu artigo publicado na revista Nature , o grupo descreve os experimentos que eles realizaram e o resultado que encontraram ao tentar medir quanto tempo o tunelamento quântico leva em determinadas circunstâncias.

Em certo sentido, o tunelamento quântico é simples - é um fenômeno no qual uma partícula passa por uma barreira de energia, apesar da falta de energia para fazê-lo. Os cientistas realmente não sabem como isso funciona, mas descobriram usos para isso de qualquer maneira - como fazer microscópios de varredura por tunelamento. Um fator do tunelamento quântico debatido pelos físicos ao longo do século passado é quanto tempo leva para uma partícula passar por uma barreira energética.

A dificuldade em responder a essa pergunta está na definição do tempo em si e como ela se aplica ao tunelamento quântico . Nesse novo esforço, os pesquisadores adotaram uma abordagem simplificada para medir quanto tempo leva para um tipo de partícula (um átomo de rubídio ) passar por um tipo muito específico de barreira energética (um raio laser ). O "relógio" em seus experimentos foi o giro dos átomos de rubídio usados ​​- já que a duração do giro é uma quantidade conhecida, eles podem ser usados ​​como relógios, medindo a quantidade de giro que ocorre enquanto são submetidos a testes - como passar por um raio laser. Assim, tudo o que os pesquisadores precisavam fazer era observar o estado atual de rotação do átomo antes que ele entrasse no feixe e depois medi-lo novamente quando ele saísse.

A execução do plano envolveu a captura de uma nuvem de átomos de rubídio usando um raio laser e, em seguida, o mesmo raio laser para mover os átomos para o caminho de outro raio laser - e medir a rotação dos dois lados do segundo raio. Para facilitar a medição da rotação dos átomos, os pesquisadores primeiro esfriaram a nuvem antes de enviá-los através da barreira energética . A medição da mudança na rotação mostrou que o tunelamento levou aproximadamente 0,62 milissegundos.

Em investigações adicionais, os pesquisadores gostariam de aprender mais sobre a trajetória dos átomos à medida que se movem através da barreira - e também observam que algumas teorias sugerem que as partículas são capazes de se mover através de uma barreira sem nunca ter passado pelo interior.

 

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