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Efeito Quantum Zeno

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o efeito zeno quântico é um fenômeno na física quântica em que a observação de uma partícula impede que ela decaia, como faria na ausência da observação.

Paradoxo clássico de Zeno

O nome deriva do paradoxo lógico (e científico) clássico apresentado pelo filósofo antigo Zenão de Eléia. Em uma das formulações mais diretas desse paradoxo, para alcançar qualquer ponto distante, você precisa cruzar metade da distância até esse ponto. Mas para alcançar isso, você precisa atravessar metade dessa distância. Mas primeiro, metade dessa distância. E assim por diante ... para que você realmente tenha um número infinito de meias distâncias a percorrer e, portanto, você nunca pode realmente conseguir!

Origens do Efeito Quantum Zeno

O efeito zeno quântico foi apresentado originalmente no artigo de 1977 "O paradoxo do zeno na teoria quântica" (Journal of Mathematics Physics, PDF), escrito por Baidyanaith Misra e George Sudarshan.

No artigo, a situação descrita é uma partícula radioativa (ou, como descrito no artigo original, um "sistema quântico instável"). De acordo com a teoria quântica, há uma probabilidade determinada de que essa partícula (ou "sistema") sofra uma decadência, em um determinado período de tempo, em um estado diferente daquele em que começou.

No entanto, Misra e Sudarshan propuseram um cenário em que a observação repetida da partícula realmente impede a transição para o estado de decaimento. Isso pode certamente lembrar o idioma comum "um pote vigiado nunca ferve", exceto que, em vez de uma mera observação sobre a dificuldade da paciência, esse é um resultado físico real que pode ser (e foi) confirmado experimentalmente.

Como funciona o efeito quantum zeno

A explicação física na física quântica é complexa, mas razoavelmente bem compreendida. Vamos começar pensando na situação como ela acontece normalmente, sem o efeito quântico de Zeno em ação. O "sistema quântico instável" descrito tem dois estados, vamos chamá-los de estado A (o estado não deteriorado) e estado B (o estado deteriorado).

Se o sistema não estiver sendo observado, com o tempo ele evoluirá do estado não deteriorado para uma superposição do estado A e do estado B, com a probabilidade de estar em qualquer um dos estados com base no tempo. Quando uma nova observação é feita, a função de onda que descreve essa superposição de estados entra em colapso no estado A ou B. A probabilidade de que estado entra em colapso é baseada na quantidade de tempo que passou.

É a última parte que é a chave para o efeito zeno quântico. Se você fizer uma série de observações após curtos períodos de tempo, a probabilidade de o sistema estar no estado A durante cada medição é dramaticamente maior que a probabilidade de o sistema estar no estado B. Em outras palavras, o sistema continua entrando em colapso para o estado não deteriorado e nunca tem tempo para evoluir para o estado deteriorado.

Por mais contra-intuitivo que isso pareça, isso foi confirmado experimentalmente (assim como o seguinte efeito).

Efeito Anti-Zeno

Há evidências de um efeito oposto, descrito em Jim Al-Khalili Paradoxo como "o equivalente quântico de olhar para uma chaleira e fazê-la ferver mais rapidamente. Embora ainda um pouco especulativa, essa pesquisa vai ao coração de algumas das áreas mais profundas e possivelmente importantes da ciência no século XXI, como trabalhar para construir o que é chamado de computador quântico ". Este efeito foi confirmado experimentalmente.


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