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A suave geometria do caos quântico

A suave geometria do caos quântico

Caos quântico. Não bastasse o "aspecto quântico" de qualquer coisa, que suscita comportamentos absolutamente contra-intuitivos, o que acontece se tentarmos analisar o caos em um sistema governado pelas leis da mecânica quântica?

Esfera do caos

O resultado, que parece totalmente inesperado, é a esfera acima - uma superposição de ondas quânticas aleatórias. Essa esfera aparentemente quase harmônica é o mais próximo que a mecânica quântica consegue se aproximar do caos.

Se você estudar o caos na mecânica clássica verá que o resultado será bem diferente. Por exemplo, tente traçar a rota de elétrons aleatórios, saindo de um mesmo ponto mas em angulações aleatórias, no interior de um ambiente eletromagnético também totalmente aleatório - o resultado será um emaranhado de raios em todas as direções.

Caos quântico

O correspondente quântico desse caos pode ser representado pela superposição de conjuntos de ondas, viajando em todas as direções possíveis. A partícula cuja viagem traça cada uma dessas trajetórias tem uma energia definida - um quantum de energia - o que significa que todas as ondas têm o mesmo comprimento de onda. O resultado das viagens dessas partículas é o desenho acima, criado pelo físico- artista Eric J. Heller, da Universidade de Harvard, Estados Unidos.

"Sabendo que o caos é a norma na natureza, especialmente ao nível do movimento molecular, e sabendo que tudo é realmente quântico e que ondas aleatórias são a manifestação quântica do caos, talvez não seja muito melodramático afirmar que nós somos feitos desse negócio que você está vendo aí," diz Heller.

Caos molecular

Reforçando esta idéia, nesta semana os cientistas Jeffrey Olafsen e William Baxter fizeram a primeira observação experimental do caos molecular. O caos molecular até agora era apenas uma suposição, que considera que as velocidades das partículas que colidem no interior de um sistema não possuem correlação entre si e são independentes de sua posição.

Um exemplo de um caos molecular é o ar no interior de uma sala. Ainda que os átomos de nitrogênio e oxigênio estejam flutuando com a mesma velocidade média, devido à temperatura da sala, eles não possuem correlação. É por isso que o ar não sai espontaneamente da sala, somente fluindo em uma direção pela ação de alguma força externa, como uma janela aberta.

A experiência demonstrou que essa suposição é realmente válida. Até agora os cientistas a aceitavam porque todas as experiências feitas com base nesse pressuposto davam certo. Mas ela nunca havia sido observada experimentalmente de forma direta. O caos molecular é parte da teoria cinética dos gases.

Bibliografia:

Experimental Evidence for Molecular Chaos in Granular Gases
G. W. Baxter, J. S. Olafsen
Physical Review Letters
12 July 2007
Vol.: 99, 028001
DOI: 10.1103/PhysRevLett.99.028001




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