Vácuo: é possível criar algo a partir do nada? Parte 1

Quando um professor do contou que nada existe no vácuo, ele estava simplificando essa informação por razões pedagógicas. Para o conteúdo ensinado em sala de aula, essa declaração é, normalmente, mais do que suficiente. Mas a verdade é que, como muitos outros assuntos abordados no colégio, esse também esconde segredos estudados em tópicos avançados da disciplina. Prova disso são os experimentos relatados no artigo “Vacuum Packed”, artigo publicado na revista New Scientist de 18 de fevereiro de 2012.

Apesar de não existir matéria alguma no vácuo, a Física Quântica leva em consideração o fato de que essas regiões contém uma quantidade mínima de energia, além de campos eletromagnéticos e gravitacionais. Portanto, o vácuo não pode ser considerado como totalmente vazio.

Câmara de Vácuo

Além disso, nesses espaços há também a presença de partículas e anti-partículas que estão sendo formadas e destruídas o tempo todo. Essas “criaturazinhas” estranhas do zoológico quântico ― conhecidas como partículas (ou anti-partículas) virtuais ―, não podem ser detectadas individualmente. Porém, são capazes de produzir reações que podem ser medidas, como o efeito Casimir. Esse “pisca-pisca” de partículas é conhecido como flutuação quântica de vácuo.

Entendendo o efeito Casimir

Em 1948, o físico neerlandês Hendrik Casimir tentava entender como os coloides existiam, ou seja, como se mantém equilibrada uma mistura em que um tipo de substância está dispersa em outra, como glóbulos de gordura na solução aquosa do leite, por exemplo. As forças entre as moléculas em um meio como esse caem mais rapidamente com a distância do que o cálculo tradicional, com base na força de van der Walls permitiria.

Para chegar a uma solução adequada ao problema, Casimir seguiu um conselho do físico cujos trabalhos foram fundamentais para a criação da Física Quântica, Niels Bohr: considerar a ação do vácuo existente entre as moléculas da mistura. Obviamente, calcular a flutuação de energia na estrutura molecular complexa de um coloide seria impossível. Por isso, Casimir propôs um modelo mais simples: duas placas metálicas perfeitamente alinhadas, flutuando no vácuo.

Como o vácuo está cheio de campos de ondas que contém energia, o cumprimento dessas ondas acaba sendo mais restrito entre as duas placas, fazendo com que menos partículas surjam nesse espaço. Como resultado, a densidade de energia entre as duas placas é menor do que no espaço aberto, isso cria uma diferença de pressão que empurra uma placa contra a outra.

Flutuação quântica visualizada no efeito de Casimir

Essa força, porém, é muito pequena: duas placas separadas de 10 nanômetros sentem uma força comparável ao peso da atmosfera sobre as nossas cabeças. Dessa forma, é muito complicado comprovar a existência dessa força, já que ela pode ser alterada por forças muito maiores que agem sobre a mesma mistura.

Foi apenas em 1996 que Steven Lamoreaux, físico da Universidade de  Washington, nos Estados Unidos, conseguiu isolar, com muita precaução, todos os outros efeitos que pudessem estar agindo sobre a experiência e, dessa forma, encontrou uma minúscula força residual que agia sobre uma placa metálica e uma lente esférica, empurrando uma contra a outra. Dessa forma, parecia comprovado que a ação do vácuo era real.

A partir disso, outros experimentos muito intrigantes começaram a mudar o nosso conceito sobre o “nada”. Lamoreaux e sua equipe também confirmaram, por exemplo, que as flutuações quânticas de vácuo cresciam à medida que a temperatura aumentava. Mas feitos ainda mais intrigantes estavam por vir.

Continua...

Fonte: Tecmundo