Efeito Casimir: criando luz no vácuo

Fótons virtuais refletem num “espelho” que vibra a uma velocidade quase tão rápida quanto à luz. O espelho redondo na imagem é um símbolo e embaixo há um componente eletrônico chamado SQUID, que age como um espelho. Isto faz fótons reais aparecerem aos pares no vácuo (Philip Kratz/Chalmers)

A teoria quântica que prediz que o vácuo espacial está cheio de partículas virtuais flutuantes que aparecem e desaparecem foi provada, segundo estudo publicado anteriormente na revista Nature.

Conhecido como efeito Casimir dinâmico, o físico Gerald Moore sugeriu nos anos 70 que fótons virtuais se tornariam partículas reais de luz se refletidos num espelho que se move à velocidade da luz. Numa experiência inovadora, um grupo internacional de cientistas replicou este efeito reflexivo relativista, fornecendo energia cinética a partículas virtuais para ajudá-las a se materializarem.

“Como não é possível fazer com que um espelho se mova rápido o suficiente, desenvolvemos outro método para alcançar o mesmo efeito”, disse o coautor do estudo Per Delsing da Universidade Chalmers de Tecnologia num comunicado de imprensa.

“Em vez de variar a distância física até um espelho, nós variamos a distância elétrica num curto circuito elétrico que age como um espelho para micro-ondas.”

Os investigadores usaram um componente eletrônico-quântico chamado SQUID (aparelho supercondutor de interferência quântica), que é altamente sensível a campos magnéticos. A direção de seu campo magnético pode ser alterada bilhões de vezes por segundo para criar um “espelho” vibrante até 25% da velocidade da luz.

“O resultado foi que fótons apareceram em pares a partir do vácuo, o que pudemos medir na forma de radiação de micro-ondas”, explicou Delsing.

“Também pudemos verificar que a radiação possuía exatamente as mesmas propriedades que a teoria quântica afirma que deve ter quando fótons aparecem em pares dessa forma.”

De acordo com a mecânica quântica, há uma variedade de partículas no vácuo. Os fótons aparecem no experimento porque não possuem massa.

“Portanto, relativamente pouca energia é requerida para excitá-los de seu estado virtual”, explicou o coautor Göran Johansson no comunicado da Chalmers.

“Em princípio, uma pessoa também poderia criar partículas a partir do vácuo, tal como elétrons ou prótons, mas isso requereria muito mais energia.”

Esta pesquisa é importante porque avança a compreensão básica dos conceitos de física como flutuações no vácuo, que podem ser relacionadas à força da energia escura, que está por trás da aceleração constante da expansão de nosso universo.

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