Mecânica Quântica

Por: Diego Carvalho

A mecânica quântica é um setor da física que estuda todos os fenômenos que acontecem com as partículas numa escala atômica ou subatômica, isto é, que são iguais ou menores que os átomos. Como exemplo disso: os elétrons, prótons, nêutrons, as moléculas e os fótons.

Todos estes fenômenos não podem ser estudados pela óptica da física clássica pois o reino quântico não é influenciado pelas leis que a compõe, como a gravidade, a inércia, ação e reação e etc.

A física quântica, de forma contrária à física clássica, é categorizada como “não intuitiva”, ou seja, os fenômenos mesmo não aparentando reais, são verdadeiros. Aliás, por ser considerada não intuitiva, a física quântica ficou conhecida também como uma “falsa teoria”.

O início da Mecânica Quântica data ao início do século XX, sendo o físico Max Planck (1858 – 1947) um dos pioneiros no estudo, desenvolvendo os seus princípios básicos, os quais contrariam a maioria das leis da física clássica, tendo como exemplo a criação da “constante de Planck” (E=h.v).

Sendo:

E = Energia do fóton, também conhecida como quantum de energia;

h = Constante de Plank;

v = frequência da radiação.

Apesar disso, foi Albert Einstein (1879 – 1955), criador da Teoria da Relatividade, que batizou a equação de Planck de Quantum - palavra oriunda do Latim que significa quantidade - pela primeira vez. O termo “quântico” se refere ao fenômeno físico da quantização, que é a alteração instantânea dos elétrons, que possuem um aumento da sua energia mínima para uma superior, caso seja aquecido ou excitado.

Mesmo que toda essa teoria física esteja focada em efeitos microscópicos (menores que as células, por exemplo), ela possui uma grande influência no mundo macroscópico e em todos os aspectos, uma vez que todas as coisas no universo são compostas de partículas, moléculas, átomos, luz, raios gamas, energias ondulatórias e demais subpartículas.

Para melhor compreensão do universo Quântico e também como curiosidades, estão aqui listadas alguns fenômenos:

Tunelamento Quântico:

Vamos supor que você esteja brincando com uma bola de tênis, jogando-a contra uma janela e pegando o ricochete. Você faz isso uma vez, duas vezes e na terceira vez, você não pega o ricochete, pois a bola atravessou a janela. Não houve nenhuma interação com a janela, ela não foi quebrada; a bola simplesmente atravessou a parede sem nem mesmo tê-la tocado. O tunelamento quântico por si só, é a transposição de um estado de energia proibido classicamente, ou seja, uma partícula pode escapar de regiões cercadas por barreiras potenciais mesmo se sua energia cinética (energia que um corpo possui devido ao seu movimento) for menor que a energia potencial (forma de energia que está associada a um sistema onde ocorre interação entre diferentes corpos) da barreira. Há variados exemplos dos quais o tunelamento quântico faz parte, sendo o decaimento radioativo, a fusão nuclear e a memória flash os principais exemplos.

Superposição:

Este fenômeno quântico, embora pareça complexo pelo nome “chique”, é considerado bem simples de se compreender. A superposição em si é o fato das partículas terem a habilidade de girar para dois lados ao mesmo tempo. Não entendeu? Imagine: você pode girar para a esquerda e para a direita, porém não ao mesmo tempo, certo? É exatamente esta sua inabilidade que as partículas conseguem superar. E quer saber também um fato curioso? Este é o fato que nos permite ver dentro do corpo das pessoas, por meio da ressonância magnética. O aparelho identifica todos os átomos de hidrogênio no seu corpo, excita-os de forma que eles realizem a superposição (dupla rotação) fazendo com que possamos enxergar o nosso interior.

Dualidade de onda-partícula:

O termo “dualidade de onda-partícula” é utilizado para afirmar que a luz se comporta, dependendo das circunstâncias e do experimento, ora como uma onda do espectro eletromagnético e ora como partícula. Na verdade, a luz se apresenta das duas formas ao mesmo tempo, porém, não há experimento que consiga captar sua dualidade.