TUNELAMENTO QUÂNTICO – A ESTRANHEZA QUÂNTICA RESPONSÁVEL PELO BRILHO DO SOL

Updated: May 25, 2019

Todo o conhecimento físico a respeito das partículas que constituem o universo, foi sintetizado por uma área da física (a física de partículas) e organizado numa tabela chamada modelo padrão. Análogo à tabela periódica da química, onde estão todos os elementos da Natureza, o modelo padrão identificou e organizou as partículas em grupos. Ao mergulharmos no mundo das estranhezas quânticas ficamos cada vez mais surpreendidos com as características e com o comportamento destas partículas. Neste artigo vamos falar em particular de um fenômeno especialmente lindo e desconcertante para as nossas certezas clássicas.

Para exemplificar o fenômeno, vamos imaginar a seguinte situação: Você está do lado de fora de um castelo. Este castelo tem altíssimos muros e não tem nenhuma porta. Saltar está fora de questão, pois não tem energia o suficiente para pular o alto muro do castelo, tampouco lhe é possível escalar a muralha. Porém, você realmente quer conhecer os mistérios do interior daquele palácio. Então, com uma probabilidade muito pequena (mas não nula), o que parecia impossível acontece, você agora está no interior do castelo!

Como assim, o que aconteceu? Você estava fora dos muros do palácio e de um instante para o outro simplesmente apareceu no interior do castelo? Isso mesmo, foi exatamente isso que aconteceu!

Esse fenômeno ocorre em algumas circunstâncias na natureza. As vezes uma partícula encontra, o que chamamos em física de barreira de potencial, esta barreira é análoga aos muros do castelo. Encontrar uma barreira de potencial pela frente, significa classicamente que ali é o fim da linha, não é possível ir além. É aí que a maravilha quântica atua.

Como as partículas podem se comportar como uma onda ou como uma “bolinha” (esse é o comportamento dual da matéria), ao encontrar uma barreira de potencial uma partícula tem a possibilidade de se manifestar como onda, e enquanto onda pode estar em todos os lugares. Ao se apresentar novamente como partícula, esta pode já estar do outro lado da barreira.

Esse fenômeno é tão estranho e contra-intuitivo que à primeira vista, acontece termos dificuldade de assimilá-lo. Porém ele está envolvido nos principais processos que possibilitam a nossa vida na Terra, como por exemplo na fotossíntese e na fusão nuclear que ocorre no interior do sol, que dá origem ao brilho solar.

As partículas de luz, os chamados fótons, viajam através do espaço desde o sol até atingir a Terra. Aqui na terra, assim como nós, as plantas também são banhadas por essas partículas de luz. Uma vez que os fótons entram nas plantas, esses não realizam movimentos aleatórios, mas sim se encaminham diretamente para o núcleo da reação, porém como eles sabem onde é o núcleo da reação? Se os fótons caminhassem pela planta à procura do núcleo da reação, perderiam com isso tempo e energia. E como sabemos, isso não é o que acontece, a fotossíntese é um dos fenômenos mais eficientes que conhecemos. Então o que ocorre no interior das plantas? De maneira resumida, o fóton ao entrar na planta se comporta como onda, interage com o núcleo da reação (emaranhamento quântico) e se manifesta como partícula exatamente no local onde deveria estar (no núcleo da reação), não perdendo assim nem tempo nem energia, sabendo exatamente onde deveria estar! Muito ainda se tem a investigar e a descobrir nesse novo campo que vem surgindo com o nome de biologia quântica.

Já no sol, bem no seu centro, os núcleos de hidrogênio se fundem para formar o hélio. Essa reação libera muita energia, inclusive muito mais energia que a fissão nuclear que realizamos na terra (reação que divide o núcleo atômico). A natureza nos mostra assim que integrar é muito mais eficiente que separar.

Mas voltando ao fenômeno da fusão no interior do sol, como dois núcleos de hidrogênio se fundem espontaneamente? Através do incrível fenômeno do tunelamento quântico! E pelo que temos vindo a perceber, esse peculiar comportamento das partículas está mais presente na nossa vida do que poderíamos imaginar.

Isso nos põe a pensar a que caminhos a física quântica pode nos levar.




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Instituto Migliori | Da Física à Consciência

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