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Um átomo em seu estado fundamental se propaga como uma sobreposição quântica de dois pacotes de onda ao redor de uma nanopartícula neutra em rotação. Crédito: American Physical Society, 2021
Uma equipe de físicos da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e da Universidade Federal Fluminense (UFF) realizou um estudo teórico descrevendo um efeito quântico inédito, possível de ser observado em futuros experimentos com nanopartículas. O estudo foi publicado recentemente na revista Physical Review Letters. 

Chamado de efeito Sagnac do vácuo quântico, o novo fenômeno descrito no estudo é análogo ao efeito Sagnac, descoberto em 1913 pelo físico frânces Georges Sagnac (1869-1928). O efeito Sagnac com luz tem aplicações tecnológicas importantes, sendo usado diariamente em aviões para estimar a rotação instantânea de aeronaves, e assim ter uma estimativa de sua posição, independentemente do sistema GPS, explica François Impens, professor do Instituto de Física da UFRJ. O efeito Sagnac é ainda mais sensível com átomos, que se comportam também como ondas em virtude da dualidade onda/partícula da matéria.

Impens é um dos autores do estudo, junto com o doutorando Guilherme Costa Matos e o professor Paulo Maia Neto, pesquisadores do IF-UFRJ, e o professor Reinaldo de Melo e Souza, do Instituto de Física da UFF. A equipe examinou um sistema composto de um átomo se propagando como uma onda, atravessando o espaço em volta de uma nanopartícula esférica e eletricamente neutra em rotação. “Sem entrar em detalhes técnicos, flutuações quânticas seriam responsáveis pela emissão de um pequeno campo elétrico que vai e volta entre o átomo em propagação e a nanopartícula em rotação”, explica Impens. “Por causa do deslocamento do átomo durante essa ida e volta, a rotação da nanopartícula deixa um rastro na propagação atômica na forma de uma fase análoga à fase Sagnac. Progressos recentes no controle de nanopartículas permitem atingir frequências da ordem de gigahertz, tornando factível uma detecção desse novo efeito em um futuro próximo.”

A pesquisa foi realizada com apoio financeiro do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Fluidos Complexos (INCT-FCx) e das agências CAPES, CNPq, FAPERJ e FAPESP.

Artigo científico
Quantum Vacuum Sagnac Effect
Guilherme C. Matos, Reinaldo de Melo e Souza, Paulo A. Maia Neto e François Impens
Phys. Rev. Lett. 127, 270401 – 29 de dezembro 2021
ArXiv:2112.01957

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Igor Zolnerkevic
Assessor de comunicação
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