31 oct 2020

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Estar en dos lugares a la vez no es una utopía

Estar en dos lugares a la vez puede ser una propiedad física de objetos grandes y de seres vivos si nada impide que el gato de Schrödinger exista en la vida real. Ahora sabemos cómo averiguarlo.

El Periódico

Estar en dos lugares a la vez no es una utopía

Una investigación desarrollada en la Universidad de Queensland y publicada en la revista Optica, ha ideado un método que puede despejar la incógnita de si objetos reales, como cajas e incluso seres vivos, pueden estar en varios sitios a la vez.

La física cuántica ha comprobado que las partículas elementales tienen el don de la ubicuidad: ahora trata de determinar si esa característica del mundo cuántico es extrapolable a la materia tal como la percibimos en el mundo ordinario.

En un artículo publicado en The Conversation, el autor principal de esta investigación, Stefan Forstner, señala que la posibilidad de que esa ubicuidad, conocida como superposición cuántica, trascienda el mundo de las partículas elementales, es algo en lo que realmente podemos pensar.

Se basa en el hecho de que los físicos han creado en el pasado estados cuánticos en objetos de billones de átomos que pueden ser contemplados a simple vista, aunque entre esos estados cuánticos no figura la superposición espacial.

Otro antecedente revelador: el año pasado una investigación comprobó que la superposición cuántica puede manifestarse en moléculas de hasta 2.000 átomos y trascender así el mundo de las partículas elementales.

Frontera atómica

Hay que tener en cuenta que el mundo físico que conocemos está dividido por una frontera infranqueable que apenas hemos empezado a conocer: el átomo, la dimensión más pequeña de la materia.

La Física describe las leyes y fenómenos de lo que ocurre con los átomos y estructuras más complejas que componen los objetos que conocemos, desde una manzana hasta un planeta.

Sin embargo, desde principios del siglo pasado hemos descubierto que los átomos están formados por partículas todavía más pequeñas, llamadas elementales (protones, neutrones, electrones), que no siguen las leyes de la física, sino que se rigen por las exóticas reglas de la mecánica cuántica.

Una de esas reglas establece que las partículas elementales pueden contener varios estados de existencia simultáneos y contradictorios: por ejemplo, se comportan como partículas y ondas a la vez.

Esta propiedad es la base de todas las sorpresas que nos ha aportado la física cuántica y, llevada al paroxismo, incluso permite a los fotones, por ejemplo, existir en varios lugares diferentes a la vez.

¿Superposición transcuántica?

Esa superposición cuántica es el equivalente a un limbo (conocido como función de onda) en el que las partículas elementales divagan en la ambigüedad, hasta que un colapso las convierte en átomos y moléculas que podemos medir y manipular.

Lo que plantea la nueva investigación es que es posible que, a niveles más complejos de la materia, donde se encuentran los objetos ordinarios e incluso los seres vivos, también se pueda dar la superposición cuántica.

Y ha descubierto cómo averiguar si existe un mecanismo fundamental que impida crear estados cuánticos en objetos grandes e incluso en seres vivos: una pequeña herramienta de búsqueda de calor podría proporcionar la respuesta y, tal vez, cambiar nuestra idea de la realidad.

Los físicos llevan buscando desde hace tiempo una señal de calor en el limbo en el que viven las partículas elementales: consideran que esa señal indicaría la presencia de una fuerza desconocida que impide a la naturaleza ser cuántica en cualquier tamaño.

Desafío tecnológico

El experimento que propone la nueva investigación es comprobar si algo que crea calor está impidiendo expresamente la superposición espacial en objetos de gran tamaño. Un desafío tecnológico que hasta ahora nadie ha resuelto.

Si el experimento detecta calor en la función de onda, indicaría que una fuente desconocida está presionando el limbo en el que viven las partículas elementales para impedir que la superposición cuántica ocurra a gran escala.

Pero si el experimento no detecta calor, eso significaría que no hay impedimento natural para reflejar comportamientos cuánticos a una escala material mayor.

Según los investigadores, si esto se confirma, con una tecnología adecuada, todavía por desarrollar, podríamos poner objetos grandes, tal vez incluso seres sensibles, en estados cuánticos paradójicos que les permitirían, por ejemplo, estar en varios sitios a la vez.

Años de desarrollo

Advierten que el experimento a realizar no es sencillo, sino que puede llevar años de desarrollo, costar millones de euros e implicar a una pléyade de físicos especializados.

Pero añaden que, de llevarse a cabo, permitiría determinar si lo cuántico trasciende la dimensión atómica y comprobar si el imaginario gato de Schrödinger, que está vivo y muerto a la vez desde 1935, podremos conocerlo y acariciarlo como un gato real.

Referencia

Nanomechanical test of quantum linearity. Stefan Forstner et al. Optica Vol. 7, Issue 10, pp. 1427-1434 (2020). DOI:https://doi.org/10.1364/OPTICA.391671