Un equipo internacional de científicos ha logrado una gran hazaña: observar que una molécula a gran escala ocupa 2 lugares al mismo tiempo, después de colocarla en un estado conocido como “superposición cuántica”. ¿Y qué tiene de interesante eso exactamente? Primero, que este fue el cuerpo más grande jamás observado en este estado hasta ahora y, segundo, que el experimento sugiere que, en un futuro lejano, el viaje en el tiempo puede ser posible (y eso, querido lector, estará de acuerdo en que es muy interesante !).
avance importante
Como sabrás, una cuestión que mantiene despiertos a los científicos es encontrar la forma de conciliar la física clásica, la que rige las leyes del Universo a escala de estrellas, sistemas planetarios, galaxias, etc., con la física cuántica que, a su vez, se adhiere a lo que sucede en la escala de partículas elementales, ya que los dos no «hablan» y las reglas que definen lo que sucede en el mundo macro por lo general no se aplican al micro.
Aquí es donde los experimentos con superposición cuántica pueden ayudar a construir un puente entre las dos físicas. Este fenómeno se caracteriza por permitir que las partículas puedan cambiar sus estados entre partícula y onda al mismo tiempo, lo que significa que pueden estar simultáneamente en 2 configuraciones diferentes. Resulta que la superposición solo se había observado en la escala de átomos, fotones, electrones y moléculas muy pequeñas, eso fue hasta que los científicos del estudio actual lograron la hazaña de poner moléculas enormes en este estado.
Los investigadores no emplearon cualquier molécula, sino más bien las que crearon en el laboratorio, que contienen una variedad de elementos y suman hasta 2000 átomos aproximadamente, lo que resulta en grandes cantidades relativamente estables y robustas. Y, a pesar de haber sido sintetizados por el equipo, exhibieron el mismo comportamiento que las moléculas convencionales y pueden ser dirigidos por rayos de luz, como sucede con las moléculas típicas.
El experimento en sí implicó la construcción de un interferómetro, un dispositivo capaz de medir la superposición de 2 o más ondas, y el uso de un láser para «empujar» las moléculas a través de un tubo que contiene una porción de obstáculos para poder monitorear su paso. Fue a partir de estas pruebas que los científicos descubrieron que estas estructuras (más grandes que cualquier otra jamás sometida al mismo tipo de prueba) podían colocarse en un estado de superposición cuántica.
breve apéndice
¿Complicado entender lo que sucedió en el estudio? Hagamos un breve apéndice … Es posible que haya oído hablar de la famosa paradoja del «gato de Schrödinger», en la que un felino imaginario se encuentra en una caja y puede estar vivo o muerto al mismo tiempo, y cuyo estado real solo puede ser confirmado cuando se abre la caja, ¿verdad? Este ejercicio mental sirve para ilustrar varios conceptos de la física, incluida la mecánica cuántica multiestatal y el fenómeno de superposición.
Las pruebas que han realizado los científicos se han realizado antes a escalas más pequeñas, como mencionamos, y sirven para explicar cómo los cuerpos pueden actuar como partículas y ondas en varios lugares a la vez, generando diminutos patrones de interferencia que se pueden medir. Para ello, se suele llevar a cabo un experimento conocido como “experimento de doble rendija”, que consiste en proyectar partículas de luz a través de 2 aberturas para comprobar cómo se comportan los fotones. Vea el diagrama a continuación:
Si se comportaran como partículas, los fotones proyectarían solo 1 banda en el otro lado de la barrera con las rendijas, pero esto no es lo que sucede en los experimentos. Y, en el caso de las pruebas que ahora se realizaban con las moléculas, se observó el mismo fenómeno, es decir, las mediciones realizadas por los científicos indicaron que estos cuerpos se encontraron simultáneamente en 2 lugares. ¿Y qué tiene el gato de Schrodinger con eso? Una vez (se abre la caja y) se observan las partículas o moléculas, se define su estado y se acaba la paradoja. De todas formas…
Extendiendo límites
Lo increíble de estos experimentos es que los investigadores han demostrado que es posible ampliar los límites de lo que se puede someter a superposición cuántica -o de lo que puede estar en 2 lugares al mismo tiempo- y se podrá seguir realizando estudios y proponiendo nuevos desafíos con partículas y estructuras aún más grandes y masivas que las moléculas que se utilizan ahora. En consecuencia, es posible que, en el futuro, los científicos puedan colocar cosas como vehículos, barcos e incluso personas en diferentes configuraciones simultáneamente e incluso manipular la estructura del espacio-tiempo.
(Fuente: Wikimedia Commons / Jovaine1 / Reproducción)
Y si la tecnología necesaria para hacer esto alguna vez se desarrolla, es probable que ocurra un viaje en el tiempo. Hasta entonces, en el proceso de empujar los límites y definitivamente descubrir muchas cosas nuevas que rompen, los científicos probablemente se acercarán cada vez más a poder cerrar la brecha entre la física clásica y la cuántica.
Los científicos observan que la molécula ocupa 2 lugares al mismo tiempo a través de TecMundo