A América construirá o primeiro microscópio quântico de raios-X do mundo usando emaranhamento quântico

Uma equipe de pesquisa do Laboratório Nacional de Brookhaven desenvolveu um microscópio de raios-X completamente novo, que em seu trabalho usa o mundo quântico para formar "imagens fantasmas" de biomoléculas em alta permissão. É sobre isso que quero falar agora.

Qual é a essência do novo microscópio de raios-X

Sem dúvida, os microscópios de raios X clássicos são unidades muito úteis que permitem visualizar várias amostras com a mais alta resolução. Mas há uma peculiaridade: a radiação utilizada no processo de trabalho pode simplesmente destruir amostras sensíveis, como vírus, bactérias ou algumas células.

Claro, você pode reduzir a intensidade da radiação a um nível aceitável e as células permanecerão intactas, mas a clareza da imagem será bastante afetada.

Engenheiros do Laboratório Nacional de Brookhaven (EUA) encontraram uma maneira de reduzir a intensidade da radiação, mantendo a máxima clareza.

Para fazer isso, decidiu-se usar as peculiaridades do mundo quântico - o emaranhamento quântico.

Portanto, em um microscópio de raios-X clássico, um feixe de fótons passa pela amostra em estudo e é coletado pelo detector do outro lado.

E em um novo microscópio com amplificação quântica usada, o feixe de raios X é dividido em duas metades. Nesse caso, apenas uma metade passa pela amostra em estudo, mas por mais estranho que possa parecer, ambas as metades estão envolvidas nas medições.

Emaranhamento quântico em ação

A pergunta é bastante lógica: como isso se tornou possível? E tudo graças a um fenômeno ainda não totalmente compreendido como o emaranhamento quântico. Ou seja, duas partículas podem estar tão entrelaçadas entre si que uma mudança em uma levará a mudança instantânea em outra partícula e, ao mesmo tempo, não importa a distância entre as partículas em este momento.

Isso significa que a troca de informações entre as partículas ocorre a uma velocidade que excede significativamente a velocidade da luz.

Portanto, no caso de nosso novo microscópio de raios-X, o divisor produz pares de fótons emaranhados. Nesse caso, um deles passa pela amostra e transmite as informações ao detector de acordo com o esquema usual.

Mas no momento em que o primeiro fóton muda, as mesmas mudanças ocorrem no segundo fóton, que de forma alguma interagiu com o material em estudo. Então, quando o segundo fóton atinge seu detector, informações adicionais são obtidas dele e, assim, uma imagem clara do objeto em estudo é criada.

Embora à primeira vista pareça ilógico, mas devido a cálculos matemáticos precisos, os cientistas conseguem combinar informações de dois raios.

Esse processo é chamado de imagem fantasma e, antes do novo desenvolvimento, só era possível com fótons no espectro de luz visível.

O novo microscópio será o primeiro do mundo a adaptar essa tecnologia aos raios-X. Assim, possibilitando a obtenção de imagens, do tamanho das amostras, que são menores que 10 nanômetros, enquanto as amostras de teste permanecem intactas.

O microscópio de raios-X será baseado no National Synchronous Light Source II (NSLS-II). E se tudo correr conforme o planejado, as primeiras imagens podem ser examinadas em detalhes já em 2023.

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