Nuevo experimento ayuda a resolver algunos misterios de la mecánica cuántica

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¿De qué está hecha la luz? ¿De partículas o de ondas? Esta pregunta básica ha fascinado a los físicos desde los primeros días en que nació la ciencia. La mecánica cuántica predice que los fotones, partículas de luz, son simultáneamente partículas y ondas. Pero una nueva investigación publicada en la revista Science, y llevada a cabo por físico de la Universidad de Bristol, plantea una nueva hipótesis para comprender el mundo cuántico a través un novedoso experimento.

La historia de la ciencia ha estado marcada por un intenso debate entre quienes defienden que la luz se comporta como partícula y quienes la definen solamente como una onda. Isaac Newton fue un defensor acérrimo de la teoría de partículas, mientras que James Clerk Maxwell (quien propuso su exitosa teoría del electromagnetismo) respaldó la teoría de ondas. Sin embargo, las cosas cambiaron dramáticamente en 1905 cuando Albert Einstein mostró que era posible explicar el efecto fotoeléctrico (que se había mantenido en un completo misterio hasta entonces), utilizando la idea de que la luz está hecha por partículas: los fotones. Este descubrimiento tuvo un impacto inmenso en la física, que contribuyó de forma determinante en el desarrollo de la mecánica cuántica: la teoría científica más precisa.

A pesar de su éxito, la mecánica cuántica presenta un inmenso reto para nuestra intuición. De hecho, la teoría predice con una asombrosa precisión el comportamiento de objetos pequeños como átomos y fotones. Sin embargo, cuando realizamos un acercamiento a estas predicciones, estamos forzados a admitir que son tremendamente contra-intuitivas. Por ejemplo, la teoría cuántica predice que una partícula (como puede ser un fotón), puede estar en diferentes lugares al mismo tiempo. De hecho, puede estar en infinito número de lugares, exactamente como una onda. De ahí la idea de que la dualidad onda-partícula sea fundamental para todos los sistemas cuánticos.

De manera sorprendente, cuando un fotón es observado, se comporta al mismo tiempo tanto como onda o como partícula: ambos aspectos nunca han sido observados simultáneamente. De hecho, el tipo de comportamiento exhibido depende del tipo de mediciones que se realicen. Éste asombros fenómeno ha sido experimentalmente investigado en los últimos años, utilizando aparatos de medición que pueden ser cambiados para medir partículas u ondas, pero nunca se había logrado hacerlo al mismo tiempo.

Con el nuevo trabajo presentado en Science por físicos de la Universidad de Bristol, las ideas pueden dar un giro de 180 grados, ya que han logrado construir y poner en funcionamiento un novedoso aparato de medición que es capaz de determinar con precisión el comportamiento onda-partícula simultáneamente, algo que, como hemos dicho, no se había logrado hasta ahora. Este nuevo aparato está alimentado por la no-localidad que es otro efecto contra-intuitivo de la mecánica cuántica.

Para el doctor Alberto Peruzzo, uno de investigadores, “las medidas de nuestro aparato en nuestro experimento detectaron una fuerte no-localidad que certificó que el fotón se comportó simultáneamente como onda y partícula, lo que representa una fuerte refutación de los modelos en los cuales el fotón es solamente una partícula o una onda”.

Por su parte, el profesor Jeremy O´Brien, director del Centro de Fotónica Cuántica de la Universidad de Bristol, comentó que “para llevar a acabo esta investigación, utilizamos un chip basado en fotónica cuántica, que es una nueva tecnología desarrollada en Bristol que también se está utilizando para desarrollar las primeras computador cuánticas y para realizar estudios más sofisticados y profundos de los aspecto fundamentales de los fenómenos cuánticos”.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Phys.org

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