O Universo em que vivemos possui duas propriedades fundamentais e imutáveis: a seta do tempo e o aumento da entropia
Estas propriedades são tão inerentes ao nosso cotidiano que quase nunca paramos para questioná-las.
A seta do tempo é traduzida pelo transcorrer do tempo, que é sempre unidirecional e irreversível, indo do passado em direção ao futuro – e nunca em sentido contrário.
Já a entropia tem a ver com a crescente desorganização do Universo, que nasceu simples, num ponto infinitamente pequeno, quente e denso, e começou a se expandir e se desorganizar a partir do Big Bang, formando nuvens de gás, galáxias, estrelas, planetas e, eventualmente, vida, num caminho sem volta.
As propriedades da seta do tempo e do aumento da entropia já foram testadas e confirmadas pelos físicos em diversos ambientes e situações, mas sempre em circunstâncias macroscópicas. No entanto, a seta do tempo, atrelada ao aumento da entropia, jamais foi verificada num ambiente quântico microscópico, vale dizer, atômico ou subatômico. Até agora.
Artigo publicado na Physical Review Letters detalha os resultados de um experimento pioneiro realizado por físicos brasileiros, irlandeses e alemães detectam a seta do tempo, uma propriedade fundamental do Universo
No mundo microscópico, a emergência da irreversibilidade intriga os físicos porque as leis da mecânica quântica não têm uma direção preferencial no tempo, ou seja, não distinguem a seta do tempo do seu reverso, qual seja, o retorno ao passado. Essa aparente incompatibilidade entre uma direção preferencial do tempo e a leis microscópicas da Física tem gerado muitos debates ao longo de décadas e promete gerar muitos mais a partir desta pesquisa.
Os átomos de carbono 13 foram resfriados a alguns bilionésimos de grau acima do zero absoluto, ou seja, -273,15 graus Celsius. Nessas condições, os núcleos de carbono foram submetidos a um pulso de radiofrequência, cuja intensidade é modulada no tempo a uma frequência de 125 MHz, similar às ondas das emissoras de rádio FM. "A temperatura do nosso sistema é conhecida como temperatura de spin, e o sistema permanece nesse estado por algumas frações de segundo durante o experimento," diz Serra.
Os resultados do experimento foram publicados no artigo Irreversibility and the Arrow of Time in a Quenched Quantum System (doi: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.190601) de T.B. Batalhão, R.M. Serra e outros, publicado e disponível na Physical Review Letters.