O Reino Quântico do Homem Formiga

Olá, leitores!

Mês passado fomos a fundo na microscopia e falamos sobre os materiais em escala nanométrica. Quem não viu, eu sugiro que corra lá para ver. Hoje vamos diminuir ainda mais a escala e vamos explorar partículas menores que o átomo, no reino quântico.

Quem já viu o filme do homem formiga ou por um acaso já leu suas Hq’s sabe da existência de um reino quântico, que basicamente entra na história quando ele encolhe próximo a proporções atômicas, certo? O filme mostra um mundo cheio de complexidades e possibilidades, como, por exemplo viajar no tempo.

Mas será possível?

O que é a quântica? Por que partículas minúsculas se comportariam de forma diferente do que em macro estruturas?

Primeiro, vamos tentar entender o que é a quântica. O primeiro conceito que se deve entender é o de radiação de corpo negro. Prometo para vocês que não é nada tão complicado assim. Só precisamos saber que a luz é um tipo de radiação, e um objeto absorve uma quantidade de radiação e reflete uma quantidade referente à cor dele, logo podemos vê-lo.

Deste modo, um corpo completamente negro absorveria toda a luz que nele incide e não refletiria nada. Entretanto esse mesmo corpo, apesar de não refletir radiação, emite, sim uma quantidade de radiação referente à sua temperatura, conhecida como radiação de corpo negro. A verdade é que tudo que possui alguma temperatura emite radiação. Dessa forma, se tivéssemos olhos que conseguem ver frequência de ondas abaixo do vermelho, nós conseguiríamos enxergar as radiações emitidas pela temperatura de tudo sem a necessidade da luz. Mais ou menos como no filme do Predador, ou como nos óculos de visão noturna do Tom Clancy’s Splinter Cell.

Se a temperatura aumenta o suficiente para emitir radiação com frequências altas, poderemos ver. É o que acontece com a brasa do carvão. Outra coisa interessante é que sabemos a temperatura das estrelas por conta das suas cores. Estrelas azuis são mais quentes que as amarelas, que são mais quentes que as vermelhas. (“Azul é a cor mais quente”, agora faz sentido). Podemos inclusive comprar lâmpadas baseando-nos na temperatura, de acordo com a cor da luz que queremos.

Durante um bom tempo isso foi um problema, porque acreditava-se que quanto maior a frequência de oscilação da onda de radiação, maior deveria ser a energia emitida. Mas não era bem isso que acontecia ao observar a radiação do corpo negro. Vou te mostrar um gráfico, não se assuste:

No lado esquerdo do gráfico, temos frequência alta e comprimento de onda pequeno. Como eu tinha dito, acreditava-se que com o aumento da frequência de onda, a energia emitida deveria seguir a linha preta do gráfico. Mas o que realmente acontece é a linha azul. Isso ficou conhecido como Catástrofe do Ultravioleta.

Ok, entrei aqui pra saber da quântica e até agora nada de quântica.
Calma lá! A quântica é a solução disso aí.

Um rapaz chamado Max Karl Ernst Ludwig Planck propôs que haveria quantidades estabelecidas de energia para a oscilação das partículas. Ou seja, as partículas não podem oscilar em qualquer energia e, sim, em múltiplos inteiros de uma quantidade mínima (assim frequências pequenas precisam de um mínimo de energia pra oscilar da menor forma possível). Essa quantização de energia resolveu a catástrofe ultravioleta e deu inicio ao que chamamos de física quântica. (Sacou? quântica é porque o Plank quantizou a energia).

Planck, na verdade, propôs isso sem saber por que acontecia, mas essa solução realmente resolvia matematicamente a realidade. Pra vocês terem uma ideia de como isso foi importante, Planck ganhou o Prêmio Nobel em 1918.

Pessoal, existe uma infinidade de possibilidade que apareceram depois dessa energia mínima estabelecida pelo Planck (que ficou conhecido como constante de Planck). Mas eu não vou sobrecarregá-los de informação hoje. Então não percam as próximas postagens. Vou tentar explicar o quão incrível é o Reino Quântico pra vocês.

Não se acanhe, dúvidas, criticas e sugestões são bem-vindas, deixe-as nos comentários, combinado?

Um forte abraço a todos.

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