A mecânica quântica (ou teoria quântica) é uma teoria física que descreve o comportamento de átomos, moléculas, elétrons, núcleos, etc., ou seja, o comportamento da matéria no mundo microscópico. É uma teoria muito complicada de entendernão só para os alunos, mas também para os professores.
Podemos tentar fazê-lo, portanto, através de três experimentos simples propostos por Vincenzo Palleschi, primeiro pesquisador do CNR e professor de química analítica da Universidade de Pisa. Em sua proposta “didática”, ele privilegia aspectos da mecânica quântica. Aqui estão os experimentos, os materiais custam alguns euros. Vamos tentar fazê-los!
O que é mecânica quântica?
Experimento 1: Construção de um espectrômetro ‘caixa de sapatos’
O espectrômetro é um instrumento que decompõe a luz em seus componentes de comprimento de onda. Com um espectrômetro, inúmeros experimentos podem ser realizados que destacam a natureza da radiação eletromagnética, vendo na prática os efeitos quânticos determinados pela física sobre o tamanho de átomos e moléculas. É possível, por exemplo, observar a diferença entre a radiação contínua emitida por uma fonte ‘térmica’, como uma lâmpada incandescente antiga, ou radiação solar, e fontes quânticas, como lasers e LEDs (Light Emitting Diodes). Todos os detalhes do experimento.
Experiência 2: simsinto um choque elétrico
O segundo experimento proposto foi fundamental para o desenvolvimento da mecânica quântica: Albert Einstein ganhou o Prêmio Nobel justamente pela descoberta do efeito fotoelétrico. Bem, mesmo esse experimento fundamental pode ser facilmente replicado com apenas alguns dólares. Todos os detalhes do experimento.
Experimento 3: verificação da equivalência entre energia e frequência de uma onda eletromagnética
A terceira experiência é ir e ver o espectro de uma faísca. Podemos usar o isqueiro a gás piezoelétrico ou pequenos circuitos que emitem faíscas. Ver o espectro de uma emissão de luz aparentemente contínua e composta por linhas é a demonstração mais clara de que o átomo possui níveis de energia discretos. Na minha opinião, é muito mais claro e esclarecedor do que todos os modelos atômicos que costumamos mostrar. Todos os detalhes do experimento.
Por que a mecânica quântica é tão complicada?
A mecânica quântica é considerada difícil porque vai contra o senso comum. “Mas essa também é a sua beleza -diz o pesquisador do CNR Palleschi-. Antes de tudo devemos entender que uma experiência feita em nossa escala, digamos na escala do metro, do grama e assim por diante… é descrita pela física clássica que representa o mundo que vemos. Depois disso, começamos a ver mais, não com os olhos, mas com as ferramentas.”
“O importante é entender que o comportamento da matéria no mundo não é apenas produto do raciocínio intelectual, mas que pode ser visto na realidade. A mecânica quântica nasceu justamente do profundo embate entre o que a física clássica previa e o que de fato era visto em experimentos”.