Como a rotação da Terra é medida? Cientistas usam física quântica

junho 22, 2024
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Como a rotação da Terra é medida? Cientistas usam física quântica


Um grupo de físicos da Universidade de Viena conseguiu usar partículas emaranhadas quânticas para medir a rotação da Terra. Isto é inédito e permitiu aumentar a precisão das medições em mais de mil vezes.

Na física quântica, quando as partículas estão emaranhadas, elas pertencem a um único estado, isso significa que mesmo que estejam separadas, por qualquer distância, a interação com uma afetará simultaneamente a outra. No entanto, se o estado for perturbado, as partículas serão automaticamente desconectadas, razão pela qual as medições de spin usando fótons emaranhados são tão complicadas.

Fótons emaranhados foram usados ​​na pesquisa (Crédito: Marco Di Vita)

A conquista foi descrita em um estudo publicado na revista Avanços da Ciência e utilizou um instrumento semelhante ao interferômetro Sagnac. Nessa técnica, a luz é enviada em direções opostas em um loop, mas devido à rotação do sistema, um lado chega primeiro ao ponto inicial. Fótons emaranhados foram usados ​​no artigo.

  • Os fótons foram enviados através de uma fibra óptica de 2 quilômetros de comprimento disposta em loop;
  • Além disso, os pesquisadores conseguiram manter o ruído do sistema baixo por várias horas, garantindo que os fótons emaranhados durassem enquanto passavam pela fibra;
  • A intenção do aparelho não era medir a rotação do planeta, mas como a Terra gira constantemente sob nossos pés, acabou medindo-a.

Isto representa um marco significativo, pois, um século após a primeira observação da rotação da Terra com a luz, o emaranhado quântico individual da luz entrou finalmente nos mesmos regimes de sensibilidade.

Haocun Yu, coautor do estudo, em declaração

Dois quilômetros de fibra óptica foram enrolados em um laço para construir o instrumento (Crédito: Raffaele Silvestri)
Dois quilômetros de fibra óptica foram enrolados em um laço para construir o instrumento (Crédito: Raffaele Silvestri)

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A intenção não era medir a rotação da Terra

Para evitar a rotação resultante da Terra, os investigadores precisavam de encontrar uma forma de isolar o sistema. A solução foi dividir a fibra óptica em duas bobinas do mesmo comprimento e conectá-las por meio de um switch óptico. Segundo Raffaele Silvestri, principal autor do estudo, foi como se tivessem enganado a luz, “fazendo-a pensar que estava num universo não giratório”.

Os pesquisadores estão entusiasmados com a descoberta da nova maneira de medir a rotação e acreditam que a técnica pode ser usada para estabelecer as bases para melhorar os sensores de rotação baseados em emaranhamento. Isto poderia permitir uma exploração aprofundada da conexão entre a mecânica quântica e a relatividade geral.





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