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Física quântica: curiosidades e quiz

O essencial em 7 ideias, com curiosidades, uma história ilustrada e um quiz para ver o quanto você sabe.

O essencial

Aprenda

O mundo minúsculo

A física quântica descreve os átomos e as partículas dentro deles. Nessa escala, as coisas se comportam de maneiras que parecem impossíveis no dia a dia.

Ponto-chave
A física quântica torna possíveis os lasers, os LEDs e os chips de computador.

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Energia em pacotes

Imagem em pixel art: Energia em pacotes

Em 1900, Max Planck descobriu que a energia vem em minúsculos pacotes fixos, chamados quanta. A luz também chega em pacotes, chamados fótons.

Ponto-chave
Einstein ganhou o Prêmio Nobel por explicar a luz como fótons.

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Onda ou partícula?

Imagem em pixel art: Onda ou partícula?

A luz e os elétrons se comportam tanto como ondas quanto como partículas. No famoso experimento da dupla fenda, elétrons individuais formam um padrão de onda.

Ponto-chave
Essa natureza dupla se chama dualidade onda-partícula.

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Incerteza

O princípio da incerteza de Heisenberg diz que não dá para saber ao mesmo tempo a posição exata e a quantidade de movimento exata de uma partícula. Quanto mais precisa uma é, mais difusa fica a outra.

Ponto-chave
Werner Heisenberg o publicou em 1927.

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Superposição

Imagem em pixel art: Superposição

Antes de ser medida, uma partícula quântica pode estar em uma mistura de estados possíveis ao mesmo tempo, a chamada superposição. A medição dá um único resultado definido.

Ponto-chave
O gato de Schrödinger é um experimento mental sobre essa ideia.

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Emaranhamento

Partículas emaranhadas estão ligadas: medir uma informa na hora sobre a outra, por mais distantes que estejam. Einstein chamou isso de “ação fantasmagórica a distância”.

Ponto-chave
O Prêmio Nobel de Física de 2022 foi para experimentos sobre emaranhamento.

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Computadores quânticos

Os computadores quânticos usam qubits, que podem estar em superposição, para resolver certos problemas muito mais rápido que os computadores comuns. Eles ainda são experimentais e frágeis.

Ponto-chave
Muitos qubits precisam ser mantidos mais frios que o espaço sideral.

Curiosidades

Você sabia?

O Sol brilha graças a um truque quântico: os prótons do seu núcleo “tunelam” através de uma barreira que não deveriam conseguir cruzar.

Você sabia?

Na escuridão total, seus olhos conseguem notar um clarão de apenas um punhado de fótons.

Você sabia?

Até moléculas inteiras de 2.000 átomos já formaram padrões de onda em experimentos de dupla fenda.

Você sabia?

Heisenberg elaborou ideias-chave da mecânica quântica em Heligolândia, uma ilha minúscula para onde tinha fugido por causa da rinite alérgica.

Você sabia?

Schrödinger criou seu gato como uma piada sobre como a superposição parecia absurda.

Você sabia?

Em 2017, o satélite chinês Micius compartilhou partículas de luz emaranhadas entre estações terrestres a mais de 1.200 km de distância.

Você sabia?

Em 2019, o Google disse que seu chip quântico fez em minutos uma tarefa que levaria milhares de anos em um supercomputador. A IBM contestou.

História: A briga quântica

Hora da história
Imagem da história “A briga quântica”

A briga quântica

Bruxelas, 1927. Vinte e nove dos principais físicos do mundo se reúnem para discutir física quântica. Dezessete já tinham ganhado ou ainda ganhariam um Nobel.

Hora da história

No café da manhã, Albert Einstein propõe a Niels Bohr um enigma feito para derrubar a teoria. Na hora do jantar, Bohr já encontrou a resposta.

Hora da história

Einstein resmungou que Deus “não joga dados”. Dizem que Bohr respondeu: pare de dizer a Deus o que fazer.

Verdadeiro ou falso?

Toque na sua resposta para ver se acertou, e por quê.

  1. Pergunta 1 de 10

    A física quântica descreve o comportamento de partículas minúsculas.

    Ver a resposta

    Verdadeiro. Átomos, elétrons, fótons e muito mais.

  2. Pergunta 2 de 10

    A luz vem em pacotes chamados fótons.

    Ver a resposta

    Verdadeiro. Cada fóton carrega uma quantidade fixa de energia.

  3. Pergunta 3 de 10

    Os elétrons podem se comportar como ondas.

    Ver a resposta

    Verdadeiro. Eles formam padrões de interferência.

  4. Pergunta 4 de 10

    Não dá para saber ao mesmo tempo a posição exata e a quantidade de movimento de uma partícula.

    Ver a resposta

    Verdadeiro. Faz parte da natureza; não é uma falha dos nossos instrumentos.

  5. Pergunta 5 de 10

    O gato de Schrödinger é um experimento mental.

    Ver a resposta

    Verdadeiro. Nenhum gato foi colocado em uma caixa.

  6. Pergunta 6 de 10

    Einstein chamou o emaranhamento de “ação fantasmagórica a distância”.

    Ver a resposta

    Verdadeiro. Isso o incomodava profundamente.

  7. Pergunta 7 de 10

    Os computadores quânticos usam qubits.

    Ver a resposta

    Verdadeiro. Bits quânticos que podem estar em superposição.

  8. Pergunta 8 de 10

    A física quântica não tem usos práticos.

    Ver a resposta

    Falso. Chips, lasers e aparelhos de ressonância magnética dependem dela.

  9. Pergunta 9 de 10

    Einstein ganhou o Prêmio Nobel pela relatividade.

    Ver a resposta

    Falso. Ele ganhou por explicar o efeito fotoelétrico.

  10. Pergunta 10 de 10

    A luz é sempre e apenas uma onda.

    Ver a resposta

    Falso. Ela também se comporta como partículas: os fótons.

O gato Soda

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Fontes