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O tunelamento quântico é tão rápido que pode mesmo ser instantâneo

Entre as várias características da mecânica quântica encontramos o fenómeno conhecido como tunelamento quântico, em que uma partícula subatómica supera uma barreira que seria intransponível em outros tipos de física. Esse fenómeno é tão rápido que pode ser instantâneo.

Um objeto a passar por uma parede sólida é uma das analogias que os estudantes de física ouvem nas aulas para aprenderem como funciona este fenómeno da mecânica quântica. No entanto, o tempo que esse processo leva até ser concluído sempre foi um mistério.

Um estudo recente, publicado na revista científica Nature, estabeleceu um limite superior no tempo, tão curto que o processo poderia até ser instantâneo – e, nesse caso, as partículas excederiam a velocidade da luz.

O tunelamento acontece tão rápido que é muito difícil medir a sua duração. Para tentar desvendar esse mistério, investigadores usaram recentemente átomos mais pesados para realizar medições confiáveis e chegar, finalmente, a uma conclusão esclarecedora.

Igor Litvinyuk, da Universidade Griffith, na Austrália, explicou que a instalação australiana Attosecond Science Facility é o único lugar no mundo com os três tipos de equipamentos necessários para medir o tempo que os eletrões demoram desde o encolhimento dos átomos de hidrogénio.

Após a experiência, o cientista reuniu dados para assegurar que o processo não demora mais do que 1,8 attosegundos – sendo que um attosegundo é 10-18.

“É difícil avaliar o quão curto este tempo é, mas é preciso um eletrão de cerca de 100 attosegundos para orbitar um núcleo num átomo”, explicou o co-autor do artigo científico, Robert Sang.

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O tempo de tunelamento estabelece um limite para a velocidade com que os transístores poderiam, teoricamente, mudar. Por outras palavras, ter um tempo tão curto torna os computadores ultrarrápidos mais realistas.

O valor de Litvinyuk e Sang é um teto, e os cientistas estão abertos à possibilidade de o tunelamento ser instantâneo. Se assim for, o eletrão estaria a viajar uma distância em tempo zero, excedendo a velocidade da luz. A equipa não põe de lado essa hipótese, uma vez que “isto é a física quântica” e o impossível pode mesmo acontecer.

Apesar de o trabalho de Litvinyuk não colocar grandes distorções à teoria da relatividade, este novo estudo pode ter muito para nos ensinar sobre física quântica.