Mistério do tunelamento quântico é visto pela primeira vez

Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 24/07/2025

Tunelamento e teletransporte

Fsicos acreditam ter tido o primeiro vislumbre do que acontece nos bastidores de um dos fenmenos mais intrigantes do mundo quntico: o tunelamento.

Embora a ideia de se teletransportar atravs de paredes possa parecer coisa de fico cientfica, fenmenos desse tipo realmente acontecem o tempo todo no mundo atmico. O teletransporte quntico propriamente dito algo s realizado nos anos recentes, mas o tunelamento quntico – que pode ser visto como uma espcie de teletransporte – bem conhecido e largamente explorado na prtica – transistores de tunelamento esto no seu computador, no seu celular e na sua TV, por exemplo.

O tunelamento envolve eltrons atravessando paredes slidas que eles aparentemente no conseguiriam romper com sua energia. Se voc atirar uma bala de canho, ela romper facilmente uma parede, mas se atirar uma bola de tnis com a mo a bola simplesmente rebater na parede. Mas os eltrons so como bolas de tnis que atravessam paredes. como se eles estivessem cavando um tnel atravs da barreira, da o nome do fenmeno: tunelamento quntico.

Contudo, embora saibamos com bom nvel de profundidade o que acontece antes e depois de um eltron tunelar, ou atravessar uma barreira, o comportamento exato do eltron enquanto ele atravessa a barreira permanece obscuro. Conhecemos a entrada e a sada do tnel, mas o que acontece l dentro um mistrio.

Tsendsuren Khurelbaatar e colegas da Alemanha e da Coreia do Sul conseguiram agora observar pela primeira vez o que acontece com o eltron l dentro da barreira – ou do seu virtual tnel.

• Como funcionam os diodos de tunelamento quntico?

Recoliso sob a barreira

A equipe bolou um experimento no qual pulsos intensos de laser so usados para induzir o tunelamento de eltrons atravs de barreiras de energia.

Os resultados revelaram um fenmeno surpreendente: Os eltrons no atravessam simplesmente a barreira, eles passam, mas ento colidem novamente com um ncleo atmico dentro do seu tnel. como se o eltron fosse refletido pelo final do tnel. A equipe chamou esse processo de “recoliso sob a barreira”.

Durante o processo de tunelamento os eltrons so refletidos, ganham energia conforme voltam pela barreira, e ento colidem novamente com o tomo. Esse rebote fortalece o que conhecido como ressonncia de Freeman, que ocorre quando um tomo exposto a um laser de alta intensidade entra em um estado de ressonncia temporria porque a energia do laser “veste” os estados de energia do tomo, alterando suas propriedades – os fsicos dizem que um tomo isolado est em um estado “nu”; mas ele pode ser “vestido” com os ftons do campo de laser, mudando seu estado de energia.

Essa ressonncia causa a ionizao do tomo, que foi significativamente maior do que a observada em processos de ionizao conhecidos anteriormente, alm de quase no ser afetada por alteraes na intensidade do laser. Esta uma descoberta completamente nova, no prevista pelas teorias existentes.

At agora, acreditava-se que os eltrons s poderiam interagir com um tomo aps sarem do tnel, mas o experimento confirmou pela primeira vez que a interao pode ocorrer dentro do tnel.

• Tunelamento quntico com 100% de probabilidade comprovado.

Compreenso e uso prtico

Esta demonstrao significativa, sendo a primeira no mundo a elucidar a dinmica dos eltrons durante o tunelamento.

A equipe afirma que seu feito fornece uma base cientfica para um controle mais preciso do comportamento dos eltrons, o que poder levar maior eficincia em tecnologias avanadas, como transistores, computadores qunticos e lasers ultrarrpidos, que dependem do tunelamento quntico.

“Por meio deste estudo, conseguimos encontrar pistas sobre como os eltrons se comportam quando passam pela parede atmica. Agora, finalmente podemos entender o tunelamento mais profundamente e control-lo como desejamos,” disse o professor Kim Eon.

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