O campo escondido atrás dos campos

Como um elétron pode sentir um ímã do qual ele nunca chega perto?

Imagine dois ciclistas numa estrada em anel em volta de um moinho de vento. Um pedala num sentido, o outro no sentido contrário. Um rodamoinho suave de ar gira em volta do moinho. Nada sopra na estrada em si.

Mesmo assim, quando os dois se reencontram, estão fora de passo. Um deles teve o rodamoinho a favor o caminho todo. Isso acontece de verdade, e acontece com elétrons.

O que sabemos com certeza

Comece por uma matemática antiga e esperta. Em 1903 um matemático chamado E. T. Whittaker mostrou algo bonito. O campo elétrico e magnético inteiro pode ser remontado de duas coisas mais simples. Elas se chamam potenciais.

Os potenciais parecem menos reais do que os campos. Um campo empurra você. Um potencial só fica ali, pronto. Por isso, durante anos, as pessoas trataram os potenciais como contabilidade.

Aí, em 1959, dois físicos propuseram um teste lindo. Os nomes deles eram Yakir Aharonov e David Bohm. Embrulhe um ímã de um jeito especial. Do lado de fora, o campo magnético fica exatamente zero. Agora mande elétrons darem a volta por fora, por dois caminhos diferentes.

Nada empurra esses elétrons. Eles não deveriam perceber nada. Mas eles percebem. Eles voltam com as ondas deslocadas, exatamente como foi previsto.

Em 1986 uma equipe liderada por Akira Tonomura mediu isso com beleza. Hoje isso é física resolvida, de livro-texto. Um potencial pode mudar a matéria onde nenhuma força age.

O que os cientistas estão testando agora

Agora a fronteira. As ondas de luz balançam de um lado para o outro. Elas balançam atravessadas ao caminho delas. Já o som aperta na mesma direção em que viaja. O som é longitudinal.

Uma onda elétrica pode ser longitudinal? Em três lugares, com certeza sim. Bem ao lado de uma antena. Dentro de um plasma. E correndo pela superfície do chão ou do mar. Os engenheiros trabalham com os três casos.

A pergunta em aberto é o espaço vazio. Será que uma onda elétrica longitudinal poderia atravessar o vácuo e carregar energia? Alguns inventores dizem que sim, e existem patentes descrevendo máquinas.

O teste é barato e claro. Coloque um medidor em cada fio que entra na máquina. Depois meça tudo o que sai. Se sair mais do que entrou, isso é uma notícia enorme.

Ninguém publicou essa medição ainda. Os cientistas estão testando essa ideia. Este site vai contar a resposta quando ela chegar.

Por que isso importa

Pense no que um potencial oferece. É um jeito de mudar alguma coisa sem empurrar essa coisa.

Esse é um tipo de controle completamente diferente. Os supercondutores já usam isso, e a próxima lição coloca essa ideia para trabalhar.

Sua vez

Se nada empurrou os elétrons, o que de fato mudou eles? E como você diferenciaria um efeito novo de verdade de um fio que você esqueceu?

Ninguém fechou essa questão ainda. O teste de bancada é pequeno o bastante para um laboratório de escola. Talvez você faça esse teste.