Choque na Física: 100 anos depois, após experimento quântico na China, a maior briga da ciência tem vencedor inesperado, tudo porque Einstein estava errado

Um estudo recente publicado na Physics Magazine, revista online da Sociedade Americana de Física (APS), trouxe de volta um debate que intriga os físicos há 100 anos. Pela primeira vez, cientistas conseguiram reproduzir em laboratório um experimento proposto por Albert Einstein, um teste criado para tentar derrubar o rival Niels Bohr sobre o comportamento das partículas.

O experimento foi realizado por pesquisadores chineses,  que usaram uma combinação de átomos ultrafrios, lasers e equipamentos de alta precisão para responder a pergunta que físicos tentam encontrar há décadas: é possível ver uma partícula agir como onda e, ao mesmo tempo, identificar exatamente o caminho por onde ela passou? Einstein apostava que sim. Niels Bohr, por outro lado, afirmava que não. O resultado do experimento, no entanto, mostrou que Niels Bohr estava certo. 

O que dizia a teoria quântica de Albert Einstein e Niels Bohr sobre o comportamento das partículas? 

No início do século XX, a física tentava explicar o que é uma partícula.  Einstein acreditava ser um pontinho sólido, enquanto Niels Bohr acreditava ser algo mais difuso, semelhante a uma onda. O debate ganhou força com o experimento da dupla fenda, criado em 1801  por Thomas Young. 

Nele, as partículas individuais atravessam duas aberturas e formam, do outro lado, um desenho típico de ondas, chamado padrão de interferência. O resultado mostrou que, mesmo enviando partículas uma a uma, elas se comportam como ondas e parecem atravessar as duas fendas ao mesmo tempo.

Experimento de dupla fenda mostra o que acontece quando a luz passa por duas fendas. Créditos: Brasil Escola

Para Einstein, isso não fazia sentido. Segundo ele, deveria existir uma forma de detectar por qual fenda a partícula havia passado, sem destruir o padrão de ondas. Se fosse possível observar o caminho e a onda ao mesmo tempo, isso revelaria que a mecânica quântica era incompleta.

Niels Bohr discordava completamente dessa ideia. Para ele, quando você tenta observar a trajetória de uma partícula, o comportamento de onda desaparece; quando o padrão de onda aparece, a trajetória se torna impossível de saber. É o princípio da complementaridade, que afirma que fenômenos atômicos (como luz e elétrons) exibem comportamentos de onda e partículas que não são contraditórios, mas complementares.

Por 100 anos, essa contradição entre os cientistas ficou apenas no campo das ideias. Isso porque a tecnologia da época tornava impossível medir a teoria. Hoje, no entanto, com equipamentos de precisão extrema, foi possível realizar o teste. 

Experimento quântico realizado na China revela que Albert Einstein errou 

Agora, quase 100 anos depois, uma equipe liderada pelo físico Jian-Wei Pan, da University of Science and Technology of China (USTC), conseguiu reproduzir a versão do experimento imaginado por Einstein. Mas em vez de usar molas ultrassensíveis, como Einstein sugeriu, os cientistas recorreram a um único átomo preso por fóton (uma partícula elementar da luz). O experimento funciona assim:

1. Um átomo de rubídio é resfriado até quase o zero absoluto, ficando praticamente imóvel;
2. Ele é mantido no lugar por uma “pinça óptica”, instrumento científico que usa um feixe de laser altamente focalizado para manipular e prender objetos minúsculos, como se fosse um tipo de armadilha;
3. Quando um fóton bate no átomo, ele se mexe um pouquinho, um movimento minúsculo, mas suficiente para indicar por qual fenda o fóton tentou passar;
4. Os cientistas também podem ajustar a força da pinça óptica. Quando ela está mais fraca, o átomo balança mais, e quando está mais firme, quase não se move.

Essa regulagem faz toda a diferença. Quando o átomo fica solto, o fóton o empurra, e isso revela a trajetória da partícula. Mas, ao fazer essa medição, o padrão de interferência some. Ou seja: não há mais comportamento ondulatório. Quando o átomo fica preso, o fóton não consegue empurrá-lo. A trajetória deixa de ser identificável, e o padrão de onda volta a surgir novamente.

O resultado mostrou que é impossível observar os dois comportamentos ao mesmo tempo, exatamente como Bohr defendia. A natureza não permite que um fóton se revele como onda e como partícula simultaneamente. Einstein, portanto, estava errado nesse ponto.