Princípio da equivalência de Einstein é comprovado na escala quântica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/09/2026 Unificação da teoria quântica com a gravidade Físicos observaram, pela primeira vez, um efeito da força da gravidade sobre objetos em escala quântica, especificamente sobre átomos em queda livre. O resultado demonstra que um princípio fundamental da teoria da gravidade de Einstein permanece consistente com o comportamento da matéria no mundo quântico. Isso é intrigante porque a teoria de Einstein estabelece que a gravidade é um efeito por assim dizer geométrico, em que a massa curva o tecido do espaço-tempo. É por isso que as coisas caem em direção a corpos mais massivos, como planetas e estrelas, e mesmo a luz - os fótons não têm massa - é afetada por essas grandes massas. Mas o grande esforço da física hoje está na tentativa de unificar a relatividade com a mecânica quântica, que descreve as coisas na escala atômica, eventualmente encontrando uma teoria quântica da gravidade, que pode ser mediada por hipotéticas partículas chamadas grávitons. O experimento envolve justamente um caso onde as duas teorias se encontram. E o que ocorreu foi que as propriedades quânticas dos átomos foram afetadas conforme eles caíam livremente sob atração apenas da gravidade. O efeito medido é o mesmo previsto quando o princípio da equivalência de Einstein, um pilar da sua teoria da gravidade, é aplicado a um objeto quântico. O princípio da equivalência afirma que, para um observador em queda livre, a gravidade deve "desaparecer" localmente, ou seja, alguém caindo livremente em um elevador, por exemplo, deve experimentar a ausência de peso. Esse princípio tem-se mantido válido mesmo nos testes mais precisos envolvendo a matéria comum, mas até hoje não estava claro como ele poderia ser testado experimentalmente com objetos quânticos, que podem se comportar como ondas e efetivamente viajar por mais de um caminho. Interferômetro Quântico de Galileu O experimento foi feito em um aparato que os físicos desenvolveram e batizaram de Interferômetro Quântico de Galileu, que permite efetivamente dividir a onda quântica associada a um átomo em dois caminhos. Uma das metades da onda é mantida em um ponto específico, enquanto a outra cai livremente. No final, ambas são novamente reunidas, para ver como a gravidade influenciou a onda em queda. O objeto quântico em questão são nuvens de átomos do elemento rubídio resfriados a temperaturas próximas do zero absoluto. Os pesquisadores usaram pulsos de micro-ondas para colocar esses átomos ultrafrios em uma superposição quântica, permitindo que cada átomo percorresse dois caminhos diferentes simultaneamente. Em seguida, minúsculos fios elétricos geram campos magnéticos precisamente controlados. Uma parte da onda atômica responde a esse campo magnético, permitindo aplicar uma força ascendente que contrabalança exatamente a força gravitacional descendente. Na prática, essa parte foi mantida estacionária em relação ao laboratório e à Terra. A outra parte da onda foi impulsionada para cima por um pulso magnético precisamente controlado e, em seguida, comutada para um estado quase imune ao campo magnético, de modo que pudesse cair livremente sob a ação da gravidade, seguindo uma trajetória balística, semelhante à de uma bola lançada ao ar. Ao final da queda, os pesquisadores usaram outro pulso magnético precisamente controlado para reunir as duas partes. Quando as duas ondas se reuniram, elas interferiram entre si, e essa interferência permitiu medir a minúscula diferença na fase quântica acumulada enquanto uma caía e a outra permanecia imóvel. O que prova e o que não prova A fase medida neste experimento é a mesma prevista quando o princípio de Einstein é aplicado a uma onda quântica desse tipo. O resultado, portanto, fornece uma conexão experimental entre a física quântica e a teoria da gravidade de Einstein. É importante salientar que o resultado não unifica a mecânica quântica e a gravidade e nem demonstra que a própria gravidade seja quântica. Em vez disso, o experimento demonstra que o princípio da equivalência de Einstein permanece consistente com a mecânica quântica no regime testado. Além disso, o experimento não refuta um argumento apresentado pelo professor Roger Penrose, que faz parte da equipe, de que a mecânica quântica poderia falhar para objetos suficientemente massivos mantidos em superposições quânticas por tempo suficiente. Embora o presente experimento não tenha atingido as massas ou escalas de tempo necessárias para testar essa ideia, a equipe espera que a técnica seja um passo em direção a experimentos com objetos muito mais pesados, incluindo nanodiamantes, que poderão investigar essa possibilidade - eles já estão desenvolvendo um novo aparato para fazer isso no futuro próximo.