Vaidade ao espelho aumenta tempo de vida…dum átomo.

O tempo de vida de um átomo pode ser aumentado até dez vezes colocando-o em frente dum curto-circuito que actua como um espelho. O átomo artificial consiste num micro-processador embutido numa placa de silicone. A interacção entre o átomo e a sua imagem-espelho altera as fluctuações quânticas do vácuo vistas pelo átomo e essa causa tem como efeito aumentar o seu tempo de vida.
Créditos: Moa Carlsson e Lisa Kinnerud, Krantz NanoArt

Uma equipa de investigação da Universidade de Tecnologia Chalmers conseguiu realizar uma experiência que logrou fazer com que um átomo artificial sobrevivesse dez vezes mais que o normal, posicionando esse átomo em frente de um espelho. Os resultados foram publicados recentemente na revista Nature Physics.

Se acrescentarmos energia a um átomo – diz-se que o átomo está excitado – normalmente leva algum tempo até que esse átomo registe uma perda de energia e retorne ao seu estado estacionário (ou fundamental). Este tempo é designado como tempo de vida dum átomo. Os investigadores na Universidade de Tecnologia de Chalmers posicionaram um átomo artificial a uma distância específica em frente dum curto-circuito que funciona como um espelho. Ao alterar a distância para o espelho, verificaram que podiam aumentar esse tempo de vida do átomo, até dez vezes mais do que tempo registado caso esse espelho não estivesse assim colocado.

O átomo artificial é na verdade um circuito eléctrico supercondutor que os pesquisadores fazem comportar-se como um átomo. Assim como um átomo natural, pode-se carregá-lo com energia, ou excitar o átomo; que, em seguida, a emite sob a forma de partículas de luz. Neste caso, a luz tem uma frequência muito mais baixa do que a luz normal e é, na realidade, no comprimento de onda dos microondas.

“Nós demonstramos que podemos controlar o tempo de vida de um átomo duma forma muito simples”, diz Per Delsing, Professor de Física e líder da equipa de pesquisa. “Podemos variar o tempo de vida do átomo, alterando a distância entre o átomo e o espelho. Se colocarmos o átomo a uma certa distância do espelho a vida do átomo é estendida a um comprimento tal que nem somos sequer capazes de observar o átomo. “Consequentemente, podemos esconder o átomo na frente de um espelho. ”

Esta experiência decorreu duma colaboração entre físicos experimentais e teóricos na Chalmers, e estes últimos desenvolveram a teoria da variação da vida do átomo em função da distância ao espelho.

“A razão pela qual o átomo “morre”, ou seja, retorna ao seu estado fundamental original, é que ele vê (recebe informação) as muito pequenas variações no campo electromagnético que devem existir de acordo com a teoria quântica, conhecidas como flutuações do vácuo”, diz Göran Johansson, Professor de Teoria Quântica e Física Aplicada e líder do grupo de teoria.

Quando o átomo é colocado em frente do espelho que interage a sua imagem de espelho, essa disposição no espaço altera a quantidade de flutuações de vácuo ao qual o átomo está exposto . O sistema que os pesquisadores Chalmers conseguiram edificar é particularmente adequado para medir as flutuações do vácuo, que de outra forma são um fenómeno muito difícil de medir.

Mais informações: I.-C. Hoi et ai. Sondando o vácuo quântico com um átomo artificial na frente de um espelho, Nature Physics (2015). DOI: 10.1038 / NPHYS3484

Jornal de referência: Nature Physics

Música “Walking into mirrors,” artista Johnny Warman

https://youtu.be/Ehh5EXYac_I