O que é o vácuo quântico?

Comumente, as pessoas afirmam que no vácuo não existe de fato nada. Porém, essa é uma ideia equivocada. O “nada” possui uma mínima quantidade de energia, campos gravitacionais e eletromagnéticos, além de partículas virtuais que interagem entre si.

Até bem pouco tempo atrás, acreditava-se que o vácuo absoluto (onde de fato não há nada) poderia existir. Contudo, esse ideia viola uma das premissas da mecânica quântica, o famoso Princípio da Incerteza de Heinsenberg.

A mecânica quântica

Cálculos

Resumidamente falando, a mecânica quântica é a física das probabilidades. Não há uma certeza no que diz respeito à uma propriedade de determinada partícula (como sua posição ou velocidade), mas sim uma probabilidade de se encontrar uma partícula levando em consideração os prováveis valores de suas propriedades.

De acordo com o Princípio da Incerteza, é impossível saber ao mesmo tempo a posição e velocidade de uma partícula. Quanto mais precisamente sabemos sua posição, menos temos certeza sobre sua velocidade, e vice-versa.

Mas por que isso acontece? Simples. Quando tentamos determinar a posição e/ou velocidade de uma partícula, é necessário fazer com que a luz incida sobre ela. Os fótons, partículas que transmitem a luz, possuem uma determinada frequência, logo uma determinada energia. Assim, a posição ou a velocidade de uma partícula é alterada conforme a frequência da luz utilizada para a observação. Em suma, a observador altera o estado da partícula.

O vácuo quântico

Vácuo Quântico

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Como já dito, caso o vácuo absoluto existisse, ele seria uma violação à mecânica quântica. Isso porque seus campos eletromagnéticos e gravitacionais seriam zero, ou seja, a posição e velocidade de uma partícula ali existente também seria zero (não existiria). Em outras palavras, ambas propriedades já estariam determinadas, violando a premissa do Princípio da Incerteza.

Diferentemente do que se acreditava, o vácuo está repleto de partículas virtuais e pares de matéria e antimatéria, que são destruídas quase que instantaneamente após serem criadas (leia “O que é antimatéria?“). Essas partículas não são observáveis, mas seus efeitos são sentidos sobre outras partículas no denominado Efeito Casimir. A criação dessas partículas virtuais não causa nenhum efeito nas leis macroscópicas (explicadas pela relatividade de Einstein), de modo que não violam a lei de conservação de massa e energia.

Podemos definir o vácuo quântico como sendo o mais baixo estado de energia do universo, mas que mesmo assim é capaz de criar partículas, e sob determinadas condições, até mesmo matéria. Tanto que alguns cientistas acreditam que nosso universo se originou do vácuo quântico, que sob uma determinada condição, criou as partículas primordiais, dando origem ao Big Bang.

Dentro de um átomo

Átomo

Toda matéria é composta por átomos. Cada átomo possui um núcleo formado por prótons e nêutrons, que por sua vez são formados por partículas chamadas quarks up down. Existem outras partículas que orbitam o núcleo do átomo, que são elementares e não possuem composição – os elétrons. Há ainda o glúon, partícula elementar responsável por manter o núcleo do átomo unido, atuando como se fosse uma “cola”. Se um átomo fosse do tamanho do Estádio do Maracanã, seu núcleo seria do tamanho de uma bolinha de gude, e seus elétrons do tamanho de grãos de areia.

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Contudo, todo esse espaço restante é formado por campos gravitacionais e eletromagnéticos, denominados flutuações quânticas de vácuo. Logo, podemos concluir que a matéria é formada por flutuações de energia do vácuo quântico.

Lucas Rabello tem 19 anos, mora em São Paulo, é formado em Análise e Desenvolvimento de Sistemas, apaixonado por ciência, adora esportes, rock e livros de suspense. É administrador do Mistérios do Mundo (projeto que criou em 2011) e escreve diariamente para o site.

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