Experimento faz tempo andar para trás
Com informações da Phys.org - 05/12/2017
Esquema do experimento. [Imagem: Kaonan Micadei et al. (2017)]
Seta do tempo relativa
Uma equipe
internacional, liderada por físicos brasileiros, realizou um experimento que
mostra que a seta do tempo - o desenrolar contínuo do tempo do passado rumo ao
futuro - é um conceito relativo, e não absoluto.
Em um artigo ainda
sendo revisado para publicação, a equipe descreve o experimento e o resultado,
e também explica por que suas descobertas não violam a segunda lei da
termodinâmica.
A segunda lei da
termodinâmica estabelece que a entropia, ou desordem, tende a aumentar ao longo
do tempo, e é por isso que todo o mundo que nos rodeia parece se desdobrar
tempo adiante, nunca dando marcha-a-ré. Ela também explica por que o café
quente sempre esfria e nunca se aquece, e coisas desse tipo.
Kaonan Micadei e
seus colegas parecem agora ter encontrado uma exceção a essa regra - e uma
exceção que funciona de forma a não violar as regras conhecidas da física.
Partículas correlacionadas
A ideia de partículas
emaranhadas, ou entrelaçadas, já é bastante conhecida, graças em parte aos
esforços para transformá-las em qubits para computadores quânticos.
Mas há uma outra
propriedade menos conhecida das partículas subatômicas, ligeiramente diferente
do entrelaçamento. É quando as partículas estão correlacionadas, o que
significa que elas se ligam de modos que não acontecem no mundo em escala
humana. As partículas correlacionadas também compartilham informações, como as
partículas entrelaçadas, embora por meio de uma ligação que não é tão forte.
Em seu
experimento, os pesquisadores usaram essa propriedade do correlacionamento para
mudar a direção da seta do tempo.
O experimento
consistiu em mudar a temperatura dos núcleos em dois dos átomos de uma molécula
de triclorometano - hidrogênio e carbono - , de modo que a temperatura ficou
mais alta no núcleo de hidrogênio do que no núcleo de carbono. Em seguida, a equipe
ficou observando como o calor fluía de um núcleo atômico para o outro.
A equipe verificou
que, quando os núcleos dos dois átomos não estavam correlacionados, o calor
fluiu como esperado, do núcleo mais quente de hidrogênio para o núcleo mais
frio de carbono.
Mas, quando os
dois estavam correlacionados, ocorreu o oposto - o calor fluiu para trás em
relação ao que normalmente é observado. O núcleo quente ficou ainda mais
quente, enquanto o núcleo frio ficou mais frio.
Quando as partículas estão correlacionadas, a energia térmica vai do
frio para o quente. [Imagem: Kaonan Micadei et al. (2017)]
Tempo andando para trás
Como é a própria
assimetria do fluxo de calor no tempo - a entropia - que determina a seta do
tempo, conforme descrito por Arthur Eddington há quase 100 anos, a equipe
concluiu que seu experimento inverteu a seta do tempo. Em outras palavras, fez
o tempo correr para trás.
"O calor flui
neste caso do qubit frio para o quente: a seta do tempo é invertida. Nós
caracterizamos quantitativamente a ocorrência dessa inversão calculando o calor
real a cada momento," escreveram Micadei e seus colegas.
"Isso abre a
possibilidade de controlar ou até mesmo inverter a seta do tempo dependendo das
condições iniciais," acrescentaram.
Segundo a equipe,
seu experimento não violou a segunda lei da termodinâmica porque a segunda lei
pressupõe que não existam correlações entre as partículas - e a correlação foi
essencial para que o tempo corresse para trás durante o experimento.
Participaram do
trabalho físicos das universidades Federal do ABC, CBPF, USP (Brasil), Nacional
de Cingapura, York (Reino Unido) e Erlangen-Nürnberg (Alemanha).
Bibliografia:
Reversing the thermodynamic arrow of time using quantum correlations
Kaonan Micadei, John P. S. Peterson, Alexandre M. Souza, Roberto S. Sarthour, Ivan S. Oliveira, Gabriel T. Landi, Tiago B. Batalhão, Roberto M. Serra, Eric Lutz
arXiv
Vol.: 1711.03323
https://arxiv.org/abs/1711.03323
Reversing the thermodynamic arrow of time using quantum correlations
Kaonan Micadei, John P. S. Peterson, Alexandre M. Souza, Roberto S. Sarthour, Ivan S. Oliveira, Gabriel T. Landi, Tiago B. Batalhão, Roberto M. Serra, Eric Lutz
arXiv
Vol.: 1711.03323
https://arxiv.org/abs/1711.03323
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