Pela primeira vez, físicos conseguiram capturar uma imagem clara mostrando átomos individuais comportando-se como uma onda. Esta descoberta proporciona uma demonstração impressionante do princípio da dualidade onda-partícula, um dos pilares da mecânica quântica.
Os pesquisadores utilizaram uma nova técnica de imagens, ainda em fase de revisão por pares, publicada no servidor preliminar arXiv. Eles esfriaram átomos de lítio até uma temperatura próxima do zero absoluto, bombardeando-os com fótons de um laser. Este processo tem como objetivo desacelerar o movimento dos átomos. Posteriormente, com a ajuda de lasers adicionais, os átomos foram confinados em uma rede óptica.
Alternando a ativação e desativação desta rede, os átomos oscilaram entre um estado quase-particular confinado e um estado semelhante a uma onda. Essa manipulação permitiu aos cientistas observar a transformação dos átomos e entender como eles se comportam como ondas ao longo do tempo.
De acordo com Louis de Broglie e Erwin Schrödinger, pioneiros deste conceito em 1924 e 1926, respectivamente, todos os objetos de tamanho quântico, ou seja, toda matéria em escala muito pequena, existem simultaneamente como partículas e ondas. Esta propriedade contra-intuitiva da mecânica quântica foi observada em muitos experimentos até então de forma indireta.
A imagem mostra átomos de Lítio resfriados próximos do zero absoluto aparecendo como pontos vermelhos na imagem.
Combinando várias destas imagens, os autores puderam observar os átomos se comportando como ondas.
Crédito: Verstraten et al.
O microscópio utilizado neste estudo captura a luz emitida pelos átomos, permitindo visualizar as mudanças em seu estado. Esta técnica de imagens poderá acelerar nosso entendimento de sistemas atômicos complexos e iluminar alguns estados exóticos da matéria, como os encontrados nos núcleos de estrelas de nêutrons ou o plasma quark-gluon, suspeito de ter existido logo após o Big Bang.
Fonte: arXiv