20/03/2024

Folha: A descoberta mais profunda da ciência?

Reprodução da coluna de Marcelo Viana na Folha de S. Paulo

Um elétron e um pósitron são criados a partir de um fóton e se movem em direção a dois observadores muito afastados, Alice e Beto. O spin de cada um pode valer +1/2 ou –1/2, com probabilidade 50-50. Mas, como elétron e pósitron são antipartículas, os seus spins ao longo de qualquer direção têm de ser simétricos: se Alice medir que o spin do elétron é +1/2, isso “informa” o pósitron (instantaneamente!) de que o seu spin ao longo dessa direção é –1/2. Como explicar esse comportamento bizarro?

Para a mecânica quântica, a origem comum fez com que as duas partículas ficassem vinculadas uma à outra (“emaranhadas”): elas tornaram-se parte de uma entidade única, ainda que possam estar em locais completamente distintos do universo.

Não surpreende que Einstein tivesse dificuldade para engolir essa. Para ele, a explicação seria que as duas partículas “sabem” desde a nascença qual é o seu spin e carregam essa informação com elas: os valores parecem aleatórios apenas porque a informação está oculta para a mecânica quântica, uma teoria incompleta. Seria um pouco como um lançamento de moeda: o resultado –cara ou coroa– parece aleatório apenas porque não sabemos calcular o movimento da moeda para determinar como ela vai cair.

Então, em 1964, o irlandês John Bell provou um teorema que apontava o caminho para tirar a teima e que foi chamado “a descoberta mais profunda da ciência”. A ideia é que Alice e Beto deveriam medir os spins de pares elétron-pósitron ao longo de direções distintas! Suponhamos, por exemplo, que escolham direções com ângulo de 45º. Então o valor do spin do elétron ainda “influencia” o valor spin do pósitron, mas sem dar certeza absoluta do resultado: segundo a mecânica quântica, há uma probabilidade de 15% de que os dois spins sejam iguais.

Ora, Bell provou matematicamente que, se as partículas carregam o valor dos seus spins desde início, então a probabilidade de que eles sejam iguais é de 25%! Então basta que Alice e Beto meçam os spins para um monte de pares elétron-pósitron e confiram com que frequência os valores obtidos são iguais: se for em 15% dos casos, ganha a mecânica quântica de Bohr, se for em 25%, é ponto para o realismo local de Einstein.

Tais experimentos foram realizados a partir dos anos 1980, inicialmente na França pela equipe do físico Alain Aspect, e a mecânica quântica sempre ganhou de goleada. O universo é muito mais estranho do que Einstein queria aceitar…

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