Como se sabe, a Física Clássica é insuficiente para explicar os fenômenos que acontecem a níveis subatômicos, já que, nesse “ambiente”, a matéria se comporta de maneira muito “esquisita”. Prova disso é o experimento da fenda dupla, abordado no vídeo acima e realizado por Thomas Young no início do século XIX.
A experiência consegue demonstrar que a matéria e a energia podem apresentar, ao mesmo tempo, características de ondas e de partículas. Mas vamos detalhar o experimento. Para começar, pense em partículas como se fossem a munição de uma arma de paintball e, em ondas, como os padrões circulares que se formam quando atiramos uma pedra na água de um lago.
Uma fenda: nada demais
Com isso em mente, é hora de preparamos, mentalmente, o ambiente do experimento. Considere, portanto, que temos uma barreira de metal com uma fenda vertical no meio e, atrás dela, uma parede branca. Sendo assim, se atirássemos nessa barreira, por alguns segundos, com a arma de paintball, acabaríamos “pintando” uma faixa na parede posicionada atrás da fenda.
E se posicionássemos a mesma barreira em uma piscina rasa, por exemplo, poderíamos conferir uma onda atravessar essa placa, recriando-se do outro lado e atingindo a parede, com maior intensidade, na linha da fenda.
O mesmo aconteceria, por exemplo, se apontássemos um ponteiro laser para a fenda: a luz atravessaria o buraco e seria projetada na parede branca, da mesma forma que a munição da arma. Com isso, é possível concluir que a luz é formada por partículas.
Duas fendas: bagunça quântica
Mas é hora de tornar o experimento mais emocionante e adicionar uma segunda fenda à barreira de metal. Nesse caso, ao usar a arma de paintball, a munição continuaria se comportando como partículas e pintando, em vez de uma, duas fendas na parede atrás da barreira.
Já as ondas na água teriam um comportamento diferente: a onda original se tornaria duas ao passar pelas fendas e, ao interagir uma com a outra, elas criariam um modelo de interferência bastante curioso, com diversos pontos de alta intensidade atingindo a parede.
E o laser? Bom, é aqui que a o experimento da fenda dupla fica divertido. Ao projetarmos um feixe de luz sobre as duas fendas, esperamos que sejam formadas duas linhas, como no caso da munição de paintball. Mas acabamos obtendo um padrão de interferência, como no caso das ondas na água.
E a resposta para explicar o fenômeno é ainda mais curiosa: a luz não é onda nem partícula, mas as duas coisas ao mesmo tempo. Essa propriedade é conhecida como Dualidade Onda-Partícula e foi enunciada pelo físico francês Louis-Victor de Broglie em 1924.
A observação modifica o evento
Acima, o laser passa por uma fenda. Abaixo, por duas. (Fonte da imagem: Wikimedia Commons)
Intrigados pelo experimento, cientistas tentaram torná-lo o mais “simples” possível, enviando os elétrons um a um, para que eles se comportassem como as munições da arma de paintball. Mas os pesquisadores foram surpreendidos novamente: apesar de ser atirado como uma pequena partícula, o elétron se transforma em onda e passa pelas duas fendas ao mesmo tempo, interagindo consigo mesmo na saída e, então, registrando o padrão de interferência de uma onda na parede.
Para solucionar o mistério, cientistas resolveram adicionar um novo elemento na experiência: um medidor capaz de monitorar a passagem dos elétrons pelas fendas. Dessa forma, poderiam constatar se ele passava em forma de onda pelas duas vazões ao mesmo tempo. Porém, o resultado foi alterado: ao ser observado, o elétron volta a se comportar como partícula, passando por apenas uma das fendas e criando, na parede, as mesmas linhas que a arma de paintball criaria.
E agora, o universo faz sentido para você?
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