Estudo sugere que os seres humanos podem detectar até mesmo as menores unidades de luz.


By Phys Org 

[Do blog: Texto adaptado – Fontes em Inglês – Imagem do Phys Org ]

 

Uma pesquisa de Patologia Molecular na Áustria mostrou que os seres humanos podem detectar a presença de um único fóton, a menor unidade mensurável de luz. Estudos anteriores haviam estabelecido que indivíduos humanos aclimatados à escuridão, eram capazes de relatar apenas flashes de cinco a sete fótons.

 

light
 

Credit:Petr Kratochvil/public domain 

 

O trabalho foi conduzido por Alipasha Vaziri, professor associado e chefe do Laboratório de Neurotecnologia e Biofísica na Rockefeller e investigador adjunto do Instituto de Pesquisa de Patologia Molecular. Isso foi publicado esta semana na Nature Communications.

º Notável precisão

Se você imaginar isso, é notável: um fóton, a menor entidade física com propriedades quânticas dos quais a luz consiste, está interagindo com um sistema biológico que consiste em bilhões de células, tudo em um ambiente quente e úmido“, diz Vaziri. “A resposta que o fóton gera sobrevive por 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 ruído para se comportar da mesma maneira.

Além de gravar a habilidade do olho humano em registrar um único fóton, os pesquisadores descobriram que a probabilidade de fazê-lo foi reforçada quando um segundo fóton havia brilhado alguns segundos antes, como se um fóton “preparasse” o sistema para registrar o próximo.

° Uma fonte de luz quântica

Experimentos designados anteriormente para testarem a sensibilidade do olho humano, sofreram com a falta de tecnologia apropriada, diz Vaziri. “Não é trivial projetar estados de luz que contenham um ou qualquer outro número exato de fótons“, diz ele. “Isso ocorre porque o número de fótons em uma fonte de luz clássica, seja a partir de uma lâmpada ou um laser, segue determinadas distribuições estatísticas. Embora você possa atenuar a luz para reduzir o número de fótons, você normalmente não pode determinar um número exato.

A equipe de Vaziri construiu uma instalação de luz, frequentemente utilizada em óptica quântica e estudos de informação quântica, chamado “spontaneous parametric down-conversions” ou SPDC, que usa um processo em que um fóton de alta energia decai em um cristal não linear. O processo gera exatamente dois fótons com cores complementares. Na montagem experimental, um dos fótons foi enviado para o olho do sujeito, enquanto o outro foi enviada para um detector, permitindo aos cientistas manterem um registo de quando cada fóton foi transmitido para o olho.

º Primeira evidência

Para chegar a suas conclusões, Vaziri e seus colaboradores combinaram a fonte de luz com um protocolo psicofísico inédito, chamado de “duas alternativas de escolha forçada” (2AFC), na qual os sujeitos são repetidamente solicitados para escolherem entre dois intervalos de tempo, onde um dos quais contém um único fóton, enquanto o outro é um espaço em branco.

Os dados recolhidos a partir de mais de 30.000 testes, demonstraram que os seres humanos podem, de fato, detectar um único incidente de fóton em seu olho, com uma probabilidade significativamente acima do acaso.

A próxima coisa que queremos saber é: como é que um sistema biológico atinge essa sensibilidade? Como se consegue isso na presença de ruído? Esse é o único mecanismo para a visão, ou ele poderia nos dizer algo mais geral sobre a forma como os outros sistemas poderiam ter evoluído para detectar sinais fracos na presença de ruído?” indaga Vaziri.

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