Cientistas constatam tempo negativo em experimentos quânticos

Imagem: Thinkstock

Os cientistas sabem há muito tempo que a luz às vezes parece sair de um material antes de entrar nele, um efeito que se acredita ser uma ilusão causada pela maneira como a matéria distorce as ondas.

Agora, pesquisadores da Universidade de Toronto afirmam ter demonstrado, por meio de experimentos quânticos inovadores, que o "tempo negativo" não é apenas uma ideia teórica, mas existe em um sentido físico tangível que merece uma análise mais detalhada.

As descobertas, que ainda não foram publicadas em uma revista revisada por pares, atraíram atenção mundial e ceticismo.

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Os pesquisadores enfatizam que esses resultados intrigantes destacam uma peculiaridade da mecânica quântica, e não uma mudança radical em nossa compreensão do tempo.

"É difícil, até mesmo para nós, falar sobre isso com outros físicos. Eles nos entendem mal o tempo todo", diz Aephraim Steinberg, professor da Universidade de Toronto, especializado em física quântica experimental.

Embora o termo "tempo negativo" possa parecer um conceito saído diretamente da ficção científica, Steinberg defende seu uso na esperança de que ele provoque discussões mais profundas sobre os mistérios da física quântica.

Átomos enérgicos

Há anos, a equipe começou a explorar as interações entre a luz e a matéria.

Quando as partículas de luz, ou fótons, passam pelos átomos, algumas são absorvidas por eles e depois reemitidas. Essa interação altera os átomos, colocando-os temporariamente em um estado de energia maior ou "excitado" antes de voltarem ao normal.

Na pesquisa liderada por Daniela Angulo, a equipe se propôs a medir o tempo que esses átomos permaneciam em seu estado de excitação. "Esse tempo acabou sendo negativo", explicou Steinberg, o que significa uma duração menor que zero.

Para visualizar esse conceito, vamos imaginar os carros entrando em um túnel: antes do experimento, os físicos perceberam que, embora o tempo médio de entrada de mil carros pudesse ser, digamos, ao meio-dia, os primeiros carros poderiam sair um pouco mais cedo, digamos, às 11h59 da manhã. Anteriormente, esse resultado havia sido considerado insignificante.

O que Angulo e seus colegas demonstraram foi semelhante à medição dos níveis de monóxido de carbono no túnel depois que os primeiros carros saíram e descobriram que as leituras tinham um sinal de menos na frente.

Relatividade intacta

Os experimentos levaram mais de dois anos para serem otimizados. Os lasers usados tiveram que ser cuidadosamente calibrados para não distorcer os resultados.

Ainda assim, Steinberg e Angulo são rápidos em esclarecer: ninguém está afirmando que a viagem no tempo é uma possibilidade. "Não queremos dizer que nada viajou para trás no tempo", diz Steinberg. "Isso é uma interpretação errônea".

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A explicação está na mecânica quântica, em que partículas como os fótons se comportam de forma difusa e probabilística, em vez de seguir regras rígidas.

Em vez de seguirem um cronograma fixo de absorção e reemissão, essas interações ocorrem ao longo de um espectro de durações possíveis, algumas das quais desafiam a intuição cotidiana.

De acordo com os pesquisadores, isso não viola a teoria da relatividade especial de Einstein, segundo a qual nada pode viajar mais rápido do que a luz. Esses fótons não carregavam nenhuma informação, portanto, contornaram qualquer limite de velocidade cósmica.

Uma descoberta polêmica

O conceito de "tempo negativo" gerou tanto fascínio quanto ceticismo, especialmente entre membros proeminentes da comunidade científica.

A física teórica alemã Sabine Hossenfelder, por exemplo, criticou o trabalho em um vídeo do YouTube visto por mais de 250.000 pessoas. "O tempo negativo nesse experimento não tem nada a ver com a passagem do tempo, é apenas uma forma de descrever como os fótons viajam por um meio e como suas fases mudam", disse ela.

Angulo e Steinberg responderam argumentando que sua pesquisa aborda lacunas cruciais na compreensão do motivo pelo qual a luz nem sempre viaja a uma velocidade constante.

Steinberg reconheceu a controvérsia em torno do título provocativo de seu artigo, mas observou que nenhum cientista sério contestou os resultados experimentais. "Escolhemos a maneira que consideramos mais proveitosa para descrever os resultados", disse ele, acrescentando que, embora as aplicações práticas permaneçam indefinidas, as descobertas abrem novos caminhos para a exploração dos fenômenos quânticos.

"Vou ser sincero: no momento, não tenho um caminho a seguir desde o que estamos analisando até suas aplicações", admitiu. "Vamos continuar pensando nisso, mas não quero que as pessoas tenham muitas esperanças".

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