Mecânica Quântica é um ramo da física que lida com matéria e energia na escala atômica.
No princípio do século XX alguns experimentos mostravam uma discrepância entre a física clássica e o comportamento das partículas a nível atômico.
Uma das experiências que comprovam o comportamento "estranho" das partículas subatômicas é a Experiência da Dupla Fenda.
Na experiência de dupla fenda, um feixe de luz monocromática é aplicado sobre um anteparo de fenda dupla e projetado em uma tela. O que gera uma sequência de franjas de interferência. Essa interferência é explicada pela física óptica clássica. (http://www.colorado.edu/physics/2000/applets/twoslitsa.html)
O que acontece entretanto quando no lugar de uma fonte de luz se coloca um canhão de elétrons é que os elétrons se comportam como a luz! As mesmas franjas aparecem no anteparo.
Na imagem, vemos a evolução do choque dos elétrons contra o anteparo. Desde o início da experiência até o fim da experiência. Note a semelhança com as franjas da interferência da luz.
Nessa experiência os elétrons, que classicamente são partículas carregadas de carga, se comportaram como ondas de luz.
A dualidade partícula-onda é um dos conceitos introduzidos pela física quântica.
Mas a primeira vista não percebemos as implicações dessa experiência.
Vamos reproduzir a experiência mentalmente. Um fóton de luz sai de um laser e atinge simultaneamente as duas fendas. Pense no fóton como uma ondinha, que agora se transformou em duas, após passar pelas fendas. Essa ondinha viaja em direção à parede. Mas note que a distância das duas fendas até a parede é a mesma somente no meio. A fenda da direita está mais próxima do lado direito da parede e a fenda esquerda está mais próxima do lado esquerdo da parede. Ou seja, as duas ondinhas vão percorrer distâncias diferentes. Em alguns pontos da parede, as duas estarão no máximo e se somarão. Em outros uma estará no máximo e outra no mínimo e se cancelarão.
Tentem perceber isso na ilustração abaixo:
Isso ocorre porque um fóton de luz só interfere com ele mesmo. Ele atravessa as duas fendas ao mesmo tempo.
Mas os elétrons se comportam da mesma forma. Como pode uma partícula estar em dois pontos ao mesmo tempo?
Uma das respostas seria: "Ele não está". Mas acredito que a resposta mais correta é "Ele não é". Isto é: Ele não é partícula. Ele é onda. Ele está em todos os lugares.
Quando queremos que uma partícula se comporte como onda, onda ela será. Se queremos vê-la como partícula, ela então deixa de ser onda. E o mesmo como as ondas. De forma que não temos nem partículas nem ondas. Temos "ondículas". Não gosto desse nome e não vou usá-lo aqui.
O observador passou a interferir no resultado, de forma que só há resultado quando há observador. O experimentador e a experiência interagem entre si. Isso gera um sem-número de paradoxos.
Voltaremos a isso mais tarde.
Vamos observar de novo o padrão de franjas de interferência formado pelos eletrons. Note que ele vai se formando gradualmente. Uns poucos elétrons não são suficientes para reproduzir o padrão.
Isso demonstra que existem lugares mais prováveis de se encontrar o elétron. Veremos que a Física Quântica trata disso. Probabilidades e Ondas.
Para os que querem acompanhar o blog estudando a Físcica Quântica, indico o seguinte livro:
Fisica Quantica Átomos, Moléculas, Sólidos, Núcleos e Partículas
Autor: Robert Martin Eisberg, Robert Resnick
Editora: Campus
ISBN: 8570013094
Ou algumas aulas que encontrei on-line:
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