2016-07-24

Subject: Humanos conseguem detetar fotões únicos

Humanos conseguem detetar fotões únicos

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@ Nature/Juliet White/Getty Images

As pessoas conseguem detetar flashes de luz tão fracos como um único fotão, demonstrou uma experiência, uma descoberta que parece concluir uma busca de há 70 anos para alcançar os limites da visão humana.

O estudo, publicado na revista Nature Communications, “responde finalmente a uma questão antiga sobre se os humanos conseguem ver um único fotão: conseguem!", diz Paul Kwiat, investigador de óptica quântica na Universidade do Illinois em Urbana–Champaign. As técnicas usadas no estudo também originaram novas formas de testar de que forma as propriedades quânticas, como a capacidade dos fotões para estarem em dois locais ao mesmo tempo, afetam a biologia, acrescenta ele.

“O mais espantoso é que não é como ver luz, é quase uma sensação no limiar da imaginação”, diz Alipasha Vaziri, físico na Universidade Rockefeller em Nova Iorque, que liderou o trabalho e testou a experiência ele próprio.

Experiências em células de rãs mostraram que as células sensoriais capazes de detetar luz presentes nos olhos dos vertebrados, os bastonetes, disparam realmente em resposta a um único fotão. Mas, em parte porque a retina processa a sua informação parareduzir o 'ruído' dos falsos alarmes, os investigadores não tinham sido capazes de confirmar se o disparo de um bastonete desencadiaria um sinal que seria transmitido até ao cérebro.

Também não era claro se as pessoas seriam capazes de detetar conscientemente esse sinal, se ele alcançasse o cérebro. Experiências para testar os limites da visão humana também tiveram de esperar pela chegada das tecnologias de óptica quântica capazes de produzir fielmente um único fotão de cada vez.

Em Junho de 2015, a física Rebecca Holmes, que trabalha com Kwiat, relatou evidências de que os humanos conseguiam detetar flashes de luz com três fotões (resultados ainda por publicar). Mas a equipa ainda não tinha testado o último limiar da perceção, a resposta a um único fotão.

Na experiência de Vaziri, três voluntários foram mantidos na escuridão total durante 40 minutos e depois olharam para um sistema óptico. Quando carregavam num botão ouviam dois sons, separados por um segundo. Por vezes, um dos sons era acompanhado pela emissão de um fotão. Os participantes tinham de dizer em que ocasião pensavam ter visto um fotão e qual o seu grau de confiança (numa escala de 1 a 3).

Em muitos casos, enganavam-se, o que seria de esperar, dado que mais de 90% dos fotões que entram pela frente do olho nem sequer chegam a um bastonete, sendo absorvidos ou refletidos por outros componentes do olho. Ainda assim, os participantes foram capazes de responder corretamente com mais frequência do que seria de esperar se a resposta fosse ao acaso e o seu nível de confiança era mais elevado quando tinham razão.

Os três voluntários realizaram mais de 2400 testes em que foi emitido um único fotão (e muitos mais em que não foi emitido nenhum). Esse elevado volume de testes, dizem os investigadores, fornece fortes evidências estatísticas da deteção de fotões únicos.

Mas nem todos consideram o artigo conclusivo: “A única coisa que me deixa céptico é o facto de apenas três indivíduos terem sido testados”, diz Leonid Krivitskiy, físico na Agência para Tecnologia Científica e Investigação em Singapura. Todos eram homens, acrescenta ele, e a fisiologia visual de homens e mulheres tem subtis diferenças, salienta. Mas Krivitskiy está convencido que o método dos autores é capaz de resolver a questão de vez, se a experiência for feita com mais voluntários.

Vaziri planeia testar de que forma o sistema visual responde a fotões em vários estados quânticos, particularmente quando há sobreposição de dois estados simultaneamente. Alguns físicos sugeriram que estas experiências poderiam testar se a sobreposição de dois estados pode sobreviver no sistema sensorial de uma pessoa e, talvez, ser percebida no cérebro.

 

 

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