Mas o universo, em sua escala mais fundamental, não joga de acordo com nossas regras ou nossa intuição. No reino bizarro da mecânica quântica — as leis que governam partículas minúsculas como elétrons e prótons — atravessar barreiras intransponíveis não é apenas possível; é um evento comum.
Este fenômeno, que desafia nossa lógica, chama-se tunelamento quântico (ou tunnelling), e é uma das principais razões pelas quais a física quântica tem fama de ser tão estranha. E o mais incrível: sem esse "superpoder", nem o Sol existiria, nem o seu computador funcionaria.
Como Assim, "Atravessar" a Parede?
Para entender o tunelamento, precisamos abandonar a ideia de que um elétron é apenas uma bolinha minúscula. Na física quântica, as partículas não são como bolas de bilhar; elas são, ao mesmo tempo, partículas e ondas.Pense em uma partícula não como um ponto fixo, mas como uma "nuvem de probabilidade". Essa nuvem descreve onde a partícula provavelmente está. Quando essa nuvem de probabilidade encontra uma parede (que, no mundo quântico, é chamada de "barreira de energia"), a maior parte da nuvem realmente "bate" e volta, assim como a bola.
No entanto, uma pequena parte dessa nuvem de probabilidade consegue "vazar" para dentro da parede. E se a parede for fina o suficiente, essa nuvem não desaparece completamente. Um pedaço minúsculo dela consegue emergir do outro lado.
Quando isso acontece, existe uma chance pequena, mas real, de que a partícula subitamente "apareça" do outro lado da barreira, como se tivesse se teletransportado. Ela não quebrou a parede, não a contornou, nem a escalou. Ela simplesmente... atravessou.
Por que Minha Bola de Tênis Não Faz Isso?
Você pode estar se perguntando: "Se tudo é feito de partículas quânticas, por que eu não posso atravessar a parede do meu quarto?"A resposta está na probabilidade e na escala. O tunelamento é um jogo de azar. Para uma única partícula, como um elétron, a chance pode ser pequena, mas acontece o tempo todo.
Uma bola de tênis, no entanto, é feita de trilhões e trilhões de trilhões de partículas (átomos). Para que a bola atravessasse a parede, todos esses trilhões de partículas teriam que "ganhar" na loteria do tunelamento, exatamente no mesmo instante. A probabilidade disso acontecer é tão astronomicamente baixa que, se você filmasse uma bola quicando contra uma parede por toda a idade do universo, você jamais veria isso acontecer.
O tunelamento é um fenômeno exclusivo do mundo microscópico.
Sem Mágica, Apenas a Realidade que nos CriaEmbora pareça um truque de salão teórico, o tunelamento quântico é a engrenagem essencial que faz nosso universo funcionar.
- O Sol Brilha por Causa Disso:
No núcleo do Sol, a temperatura é de 15 milhões de graus Celsius. Embora pareça muito, não é calor suficiente para forçar dois prótons (núcleos de hidrogênio) a se fundirem, pois eles se repelem fortemente (como dois ímãs de mesmo polo). Eles simplesmente não têm energia para vencer essa "parede" de repulsão. A solução? Eles "tunelam" através dela. O tunelamento quântico permite que os prótons se fundam, liberando a energia colossal que chamamos de luz solar. Sem tunelamento, o Sol não acenderia, e a vida na Terra não existiria.
- Sua Memória Flash (SSD e Pendrives) Depende Disso:
A tecnologia que guarda suas fotos e arquivos em um SSD ou pendrive usa o tunelamento de forma controlada. Para gravar um bit de informação (um 0 ou 1), elétrons são forçados a "tunelar" através de uma finíssima camada de material isolante (uma "parede") para ficarem presos em uma célula de memória. Para apagar, o processo é revertido. Toda vez que você salva um arquivo, está comandando um exército de elétrons "fantasmas".
O tunelamento quântico nos ensina uma lição profunda: o universo funciona de maneiras que nossa intuição, forjada no mundo visível, jamais poderia prever. O que parece impossível para uma bola de tênis é a rotina diária que alimenta as estrelas.
Referências
- Ver o Átomo:
O tunelamento quântico nos ensina uma lição profunda: o universo funciona de maneiras que nossa intuição, forjada no mundo visível, jamais poderia prever. O que parece impossível para uma bola de tênis é a rotina diária que alimenta as estrelas.
Referências
Griffiths, D. J., & Schroeter, D. F. (2018). Introduction to quantum mechanics (3ª ed.). Cambridge University Press.
Nave, R. (s.d.). Quantum tunnelling. HyperPhysics, Georgia State University. Recuperado de
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/tunv.html
Physics World. (2020, 14 de abril). Quantum tunnelling: A fundamental phenomenon that rules the microcosm. Recuperado de
https://physicsworld.com/a/quantum-tunnelling-a-fundamental-phenomenon-that-rules-the-microcosm/
Scientific American. (2012, 22 de agosto). What is quantum tunneling?. Recuperado de
https://www.scientificamerican.com/article/what-is-quantum-tunneling/
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