Ao fotografar um ponto quântico, físicos capturaram o formato detalhado da função de onda dos elétrons em seu interior.
[Imagem: Zhehao Ge/Frederic Joucken/Jairo Velasco Jr.]
Função de onda quântica é fotografada pela primeira vez
Foto da função de onda
É muito fácil imaginar uma partícula, mas não é tão simples imaginar uma onda fundamental, uma onda que não ondula em nada, por assim dizer.
E essa é a realidade encarada pela física atual, que lida muito bem com as ondas, mas está tendo problemas com o bóson de Higgs, que deveria explicar quando é que as ondas ganham materialidade - quando elas viram partículas, já que os elementos atômicos e subatômicos comportam-se tanto como ondas quanto como partículas.
É por isso que se diz que a descrição matemática das ondas, a tal função de onda, é a matemática que virou realidade.
E uma realidade que agora se tornou visível: Zhehao Ge e seus colegas da Universidade da Califórnia de Santa Cruz fotografaram a função de onda.
Imagem de um ponto quântico
Ge estava tentando fotografar um ponto quântico, uma espécie de poço onde elétrons caem e ficam presos, formando uma estrutura semicondutora. Embora já sejam usados pela indústria na fabricação de telas e monitores, células solares e LEDs, a física fundamental dos pontos quânticos ainda está longe de ser totalmente descrita.
De fato, como os elétrons ficam se embaralhando em uma área minúscula, eles constantemente ficam em superposição, o fenômeno quântico que permite que uma partícula guarde vários dados ao mesmo tempo. Isso significa que essas nanoestruturas semicondutoras poderão vir a ser usadas como qubits para a computação quântica - e qubits já fabricados em escala industrial são tudo o que os engenheiros podem querer.
"Tem havido um bocado de trabalho para desenvolver este sistema para a ciência da informação quântica, mas ainda nos falta uma compreensão de como os elétrons se parecem nesses pontos quânticos," disse o professor Jairo Velasco.
Ge conseguiu fotografar o ponto quântico construindo um em duas camadas sobrepostas de grafeno, por sua vez depositadas sobre uma camada isolante de nitreto de boro. Uma alta tensão disparada na estrutura, usando a ponta de um microscópio de tunelamento, cria cargas no nitreto de boro que servem para confinar eletrostaticamente os elétrons na bicamada de grafeno.
O que o pesquisador não esperava é que um "penetra" muito bem-vindo aparecesse na foto: A imagem permite ver claramente cada "elétron-onda", ou onda eletrônica - o elétron entendido como uma onda, e não como uma partícula.
Esquema do ponto quântico e sua visualização direta.
[Imagem: Zhehao Ge et al. - 10.1021/acs.nanolett.0c03453]
Imagem da função de onda
Ao contrário do que a teoria previa, com o campo elétrico funcionando como uma cerca para prender os elétrons, o que a imagem mostra é o que os físicos chamam de "quebra de simetria rotacional", com três picos, em vez das esperadas ondas concêntricas.
"Nós vemos anéis circularmente simétricos nas monocamadas de grafeno, mas no grafeno de duas camadas os estados dos pontos quânticos têm uma simetria tripla," disse Velasco. "Os picos representam locais de alta amplitude na função de onda. Os elétrons têm uma natureza dual onda/partícula e estamos visualizando as propriedades de onda do elétron no ponto quântico."
Além de uma curiosidade histórica e de marcar mais um sucesso da teoria quântica, a compreensão da natureza da função de onda é importante porque esta propriedade básica determina várias características relevantes para o processamento de informações quânticas, como o espectro de energia do elétron, as interações entre os elétrons e o acoplamento dos elétrons ao seu ambiente.
"Isto está avançando nossa compreensão fundamental do sistema e seu potencial para tecnologias de informação quântica", disse Velasco. "É uma peça que faltava no quebra-cabeça e, em conjunto com o trabalho de outros, eu acredito que estamos caminhando para torná-lo um sistema útil."
Bibliografia:
Artigo: Visualization and Manipulation of Bilayer Graphene Quantum Dots with Broken Rotational Symmetry and Nontrivial Topology
Autores: Zhehao Ge, Frederic Joucken, Eberth Quezada, Diego R. da Costa, John Davenport, Brian Giraldo, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Nobuhiko P. Kobayashi, Tony Low, Jairo Velasco Jr.
Revista: Nano Letters
DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c03453
Clarividência – a visão intuitiva
Todos nós aprendemos em algum momento da vida sobre nossos cinco sentidos físicos básicos: tato, paladar, olfato, visão e audição. Mais tarde, à medida que vamos expandindo nossa consciência, nos damos conta de que temos “um sexto sentido”: a intuição. Essa é subdividida no que chamamos de quatro sentidos intuitivos. São eles: empatia, clarividência, clariaudiência e profético.
Hoje falaremos sobre a clarividência. A capacidade de ver com clareza o que vai além do que se enxerga com os olhos. É a nossa segunda visão, nossa “visão além do alcance”. Ativando essa faculdade obtemos a visualização do olho da mente para enxergar energias sutis e visões de acontecimentos, independentemente do tempo e do espaço.
Todos nós já nascemos com um certo grau de clarividência e podemos desenvolvê-la cada vez mais. Mas ocorre que, ao longo do tempo, essa habilidade se enfraquece à medida que somos confrontados. “Isso é coisa da sua cabeça!” “É só sua imaginação!” “Você está enlouquecendo!” Vamos assim reprimindo nossa própria natureza espiritual. Entretanto, você chegou até aqui, e nós afirmamos que isso é uma habilidade que não precisa ser reprimida.
Há uma dualidade nessa aptidão: quem não tem a clarividência bem desenvolvida, gostaria de ter, e quem a tem costuma viver boa parte da vida sentindo medo de suas visualizações. Para ambos os casos o recomendado é: o autoconhecimento, o estudo e a prática.
Quando você afasta algo, perde o controle, mas ao aproximar o objeto, pode controlá-lo. Logo ao invés de renegar seu talento, você pode lapidá-lo e usá-lo ao seu favor.
E para os que desejam ativar essa habilidade é aconselhado, além do que já foi dito, a manutenção do corpo físico com atividades físicas, meditativas e uma nutrição saudável.