É possível impedir um átomo de mudar ao verificá-lo constantemente?
Em condições adequadas, medições repetidas podem suprimir a mudança de estado de um átomo. Em outras condições, o mesmo processo de medição pode acelerar a mudança.
No dia a dia, verificar com mais frequência se um pedaço de gelo está derretendo não o mantém congelado. Conferir o avanço de um relógio mil vezes por segundo também não faz o tempo parar. Até aqui, a física que conhecemos. Mas a história não termina aí.
Na escala quântica, medir é mais do que observar um sistema: é um processo físico que afeta diretamente o que ele fará depois. Imagine montar um experimento para fazer um átomo passar de seu estado inicial para outro. Então você intervém, verificando com muita frequência se o átomo ainda está no estado inicial.
A consequência é a seguinte: conforme você aumenta a frequência das verificações, diminui a probabilidade de o átomo passar para o outro estado. As medições feitas para acompanhar a mudança suprimem a própria mudança. Na física, isso é chamado de efeito Zeno quântico.
A parte surpreendente é que a probabilidade de um sistema quântico deixar seu estado inicial não segue a ideia habitual de uma mudança em ritmo constante. Em intervalos curtos, essa probabilidade cresce com o quadrado do tempo decorrido. Reduzir o tempo à metade não reduz a probabilidade de mudança à metade, mas a aproximadamente um quarto. Quando o intervalo entre medições se aproxima de zero, essa transição pode ser completamente interrompida. Portanto, uma ação que parece apenas observar um sistema não precisa ser uma observação passiva.
E se medir acelerar a mudança em vez de desacelerá-la?
Físicos investigaram essa questão em 2001, e o resultado foi bastante inesperado. Ao estudar átomos frios de sódio escapando de uma armadilha por tunelamento quântico, observaram que a saída do estado inicial também podia ser facilitada, dependendo das propriedades do sistema e do intervalo entre medições. Isso é chamado de efeito anti-Zeno.
Você pode imaginar isso como observar sem parar uma panela de água no fogão, barbar. No dia a dia, dizemos que “panela vigiada não ferve”, mas ela acaba fervendo. No mundo quântico, dependendo de como e com que frequência você observa essa panela, a água poderia realmente nunca ferver ou transbordar de repente. Essa é apenas uma analogia para visualizar a ideia.
O interessante é que, no mundo quântico, o método físico e a frequência com que você pergunta a um sistema “Você mudou?” alteram profundamente a probabilidade da resposta que receberá. O aparato montado para observar a mudança se torna um dos principais fatores que determinam a velocidade dessa mudança.
Observação, aqui, não significa uma pessoa concentrando sua atenção nem uma intervenção mística da consciência no sistema. A medição ocorre pela interação física entre o átomo e o aparelho de medida. O resultado é o mesmo se um dispositivo automático trancado em uma sala realizar o experimento. Além disso, o que é suprimido não é o próprio tempo, mas apenas a transição específica acompanhada pela medição.