Física quântica no dia a dia
De fenômenos da natureza a aplicações úteis à sociedade

Instituto de Física
Universidade Federal Fluminense

Física quântica e o refinamento dessa teoria, na forma de uma mecânica, começaram com um objetivo simples: entender fenômenos da natureza. Mas, desse conhecimento desinteressado, brotaram tecnologias úteis (e indispensáveis) à sociedade de hoje. Os fenômenos quânticos estão presentes em cada canto de nosso dia a dia, e suas aplicações promovem bem-estar e comodidade para nossas vidas. O Ano Internacional da Ciência e das Tecnologias Quânticas nos traz grande lição: a importância da pesquisa em ciência básica.

CRÉDITO: ADOBE STOCK

Em 14 de dezembro de 1900, o físico alemão Max Planck (1858-1947) apresentou, na Sociedade Alemã de Física, sua dedução de um fenômeno conhecido por todos: aqueça um pedaço de metal, e ele irá brilhar, emitindo uma mistura de luzes de cores diferentes.

Já em um fogão, vemos que um metal continuamente aquecido começa com um brilho avermelhado e, à medida que aumenta sua temperatura, passa para um brilho azulado.

Qual a relação entre a temperatura desse metal e as cores que ele emite? Para responder a isso, Planck propôs que o metal (ou qualquer outro material aquecido) não emitia energia de forma contínua – como se acreditava até então –, mas, sim, em ‘pacotinhos’ – mais tarde, denominados quanta (ou quantum, no singular).

A ideia era radical. O próprio Planck, relutante, a considerava um artifício matemático que seria substituído por um novo conceito que ‘arrumaria a casa’. Nascia, assim, a física quântica, a teoria do estudo dos fenômenos nas dimensões moleculares, atômicas e subatômicas. 

Mas só em 1905 a hipótese de quantização começou a ser levada a sério. Naquele ano, o físico de origem alemã Albert Einstein (1879-1955) generalizou a ideia de Planck, para explicar o efeito fotoelétrico: ilumine um metal com luz de certas ‘cores’ (frequências), e ele passará a emitir elétrons – ou seja, surgirá uma corrente elétrica.

Se a luz tiver a frequência certa, surge uma corrente elétrica, não importando o quão tênue ela seja. Se tiver outras frequências, nada acontece, mesmo que a luz seja intensa.

Para explicar esse fenômeno – do qual a física até então, dita clássica, não dava conta –, Einstein lançou o que considerou a ideia mais revolucionária de sua vida: a luz era quantizada. Ou seja, era formada por corpúsculos (quanta) – posteriormente, denominados fótons. Era o início da teoria quântica da luz.

Até meados da década de 1920, uma grande comunidade de cientistas se debruçou sobre a física quântica. Os resultados de experimentos feitos para investigar esse mundo microscópico desafiavam a visão clássica da natureza.

Esse foi um período de efervescência científica, com experimentos que exigiam novas ideias, tudo em um ritmo praticamente sem precedentes na história da física – talvez, da própria ciência.

A ideia era radical. O próprio Planck, relutante, a considerava um artifício matemático que seria substituído por um novo conceito que ‘arrumaria a casa’

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