Experimento pioneiro diz que nossos olhos são capazes de detectar fótons individuais

Uma nova experiência científica demonstrou pela primeira vez que o olho humano é capaz de detectar as menores unidades de luz – os chamados fótons – em condições extremamente escuras. Isso significa que somos capazes de realmente perceber partículas individuais, algo considerado impressionante, visto que, máquinas de alta tecnologia lutam para tentar fazê-lo, segundo informações da Science Alert.

“Se você imaginar isso, é notável. Um fóton, a menor entidade física com propriedades quânticas, das quais a luz consiste, está interagindo com um sistema biológico que consiste de bilhões de células, tudo em um ambiente quente e úmido”, disse o pesquisador Alipasha Vaziri da Universidade Rockefeller, nos EUA. “A resposta sugere que o fóton sobrevive todo o caminho até o nível de nossa consciência, apesar do onipresente ruído de fundo. Qualquer detector feito pelo homem teria de ser arrefecido e isolado do barulho para se comportar da mesma maneira”.

As células presentes nos olhos responsáveis pela detecção da luz são chamadas de bastonetes, e são conhecidas por se tornarem mais sensíveis no escuro. Há cerca de 120 milhões de bastonetes em nossos olhos – e 6 milhões de células cones, que são as células responsáveis pela detecção das cores.

Logo, em outras palavras, nossos olhos têm o potencial de serem extremamente sensíveis à luz, mas são tão estimulados a isso que até o momento não tínhamos sido capazes de testar seus limites. Em experiências marcantes realizadas na década de 40, pesquisadores mostraram que os seres humanos, cujos olhos estavam acostumados a escuridão, eram capazes de detectar ondas de cinco a sete fótons de cada vez.

No entanto, ninguém tinha sido capaz de determinar se poderíamos ou não detectar fótons individuais, tendo em vista como era difícil criar um ambiente que oferecesse essas condições. Assim, no estudo mais recente, a equipe da Universidade Rockefeller juntou forças com pesquisadores da Universidade de Viena, na Áustria, sendo capazes de construir um dispositivo que permitia exatamente isso – enviar um fóton de cada vez para os olhos de uma pessoa.

Então, eles analisaram três homens, com idades entre 20 anos, e os fizeram sentar coletivamente para que fossem expostos a mais de 30.000 rodadas desse dispositivo de entrega de fótons. Um dos participantes utilizava lentes de contato. Em cada teste, eles eram colocados sentados em um quarto escuro e sem som, apenas usando fones de ouvido. Suas cabeças foram estabilizadas em um encosto e lhes foram pedidos que olhassem fixamente com o olho direito para um ponto de luz vermelha. Depois, foram mostrados mais dois estímulos de luz a partir da máquina. Um dos homens conseguiu detectar o único fóton a partir da parte de trás da retina e bastonetes, enquanto os outros disseram que o dispositivo estava completamente escuro. 

Ao longo de mais de 30.000 testes, os homens foram capazes de detectar corretamente a existência de um fóton em 51,6% do tempo. Estatisticamente falando, é uma taxa de precisão maior do que o acaso, de acordo com os pesquisadores, os homens foram capazes de detectar com precisão os fótons, pelo menos por algum tempo. A equipe também mostrou que os homens eram muito mais propensos a detectá-los se um segundo fóton brilhasse alguns segundos antes do que o outro.

Embora seja um resultado promissor, os pesquisadores precisam agora verificar suas descobertas com um número maior de amostras, para confirmar que os participantes realmente são capazes de detectar os fótons individuais. Se for verificada, a descoberta abriria um novo conjunto de perguntas para os cientistas.

“O que queremos saber depois é como que um sistema biológico pode atingir essa sensibilidade e como conseguir isso na presença de ruídos.”, disse Vaziri. “Seria esse mecanismo algo único para a visão ou poderia ele nos dizer algo mais geral sobre a forma como os outros sistemas possam ter evoluído para detectar sinais fracos na presença de barulho?”.

O próximo passo da pesquisa, publicada pela revista Nature, será testar como nosso sistema visual responde aos fótons em vários estados quânticos, o que poderia abrir um novo mundo de descobertas em relação a detecção quântica.

[ Science Alert ] [ Foto: Reprodução / Flickr ]