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¿Sigue vigente Einstein? Dr. Mario H. Concha Vergara, PhD. – Docente – Chile

Columna

 

La física cuántica es la ciencia que estudia las características, comportamientos e interacciones de partículas atómicas y subatómicas. La teoría cuántica fue reforzada en el año 1905 por Albert Einstein al explicar el efecto fotoeléctrico (por lo cual, además, ganó un premio Nobel).

 Según informa George Musser, editor colaborador de la revista Scientific American en Nueva York y autor de The Complete Idiot’s Guide to String Theory y de Spooky Action at a Distance. (La guía completa para los idiotas de la teoría de cuerdas, y Acción espeluznante a distancia), uno de los principios más extraños de la teoría cuántica es que  una partícula puede estar en dos lugares a la vez, pero solo la vemos aquí o allá. Lo que afirman los académicos hasta el momento es que el acto de observar la partícula la “colapsa”, de modo que aparece al azar en solo una de sus dos ubicaciones.

Sin embargo, los físicos discuten “sobre por qué sucedería eso, si es que sucede”. De esta manera, podemos argüir que, uno de los mecanismos más plausibles del colapso cuántico, la gravedad, ha sufrido un revés, lo cual pondría en jaque las ideas clásicas desde Newton a Einstein sobre la gravedad. Pero, la verdad como veremos más adelante, esto no ha podido ser demostrado. Einstein no solo era un buen violinista sino que, además, sabía tocar las cuerdas de la física.

“La hipótesis de la gravedad, dice Musser,  tiene sus orígenes en los físicos húngaros Károlyházy Frigyes en la década de 1960 y Lajos Diósi en la década de 1980. La idea básica es que el campo gravitacional de cualquier objeto está fuera de la teoría cuántica”. Esto no puede ser colocado en combinaciones incómodas o “superposiciones” de “diferentes estados”. Esto querría decir que, si se hace que una partícula esté aquí y allá, su campo gravitacional podría hacer lo mismo, pero este no puede soportar la tensión por mucho tiempo pues  colapsa y lleva consigo la partícula. Pues, a diferencia de la física newtoniana, diversas propiedades de los sistemas físicos (posición, velocidad, energía, tiempo, etc.) no se encuentran todas bien definidas simultáneamente. Por ejemplo, si se conoce la posición de una partícula con gran precisión, su momento debe establecerse con menor certeza. Así, la trayectoria de una partícula en mecánica cuántica no puede definirse como en la mecánica clásica, pues no es posible determinar simultáneamente la posición y la velocidad de una partícula, en otras palabras, este aparente caos físico no es otra cosa que materia de observación.

Por otro lado,. El insigne físico y matemático de la Universidad de Oxford Roger Penrose a fines de la década de 1980 dice, que debe eliminarse la noción antropocéntrica de que la medición en sí misma causa de alguna manera el colapso. “Tiene lugar en la física, y no es porque alguien venga y lo mire”. Estas palabras, en general tratan de ridiculizar algunas teorías observacionales.

La hipótesis parecía imposible de probar con tecnología realista, señala Diósi, ahora en el Centro de Investigación Wigner, y coautor del nuevo artículo. “Durante 30 años, siempre me habían criticado en mi país por especular sobre algo que era totalmente incontestable”.

En la actualidad, con los grandes avances investigativos en el plano científico hacen posible esto, es decir lograr medir las superposiciones. En el nuevo estudio, Diósi y otros científicos buscaron, en el nuevo estudio cuántico una de las muchas formas, ya sea por gravedad o por algún otro mecanismo, en que un colapso cuántico se revelaría: “Es como si le dieras una patada a una partícula”, dice el coautor Sandro Donadi del Instituto de Estudios Avanzados de Frankfurt.

La partícula cargada, emitirá un fotón de radiación mientras se desvía. Esto hace que  múltiples partículas sujetas a la misma sacudida gravitacional se emitan al unísono. “Tienes un efecto amplificado”, dice física Catalina Curceanu del Instituto Nacional de Física Nuclear de Roma.

Para probar esta idea dice Musser, tomó de Nature Physics el siguiente informe: “los investigadores construyeron un detector con un cristal de germanio del tamaño de una taza de café. Buscaron un exceso de emisiones de rayos X y rayos gamma de los protones en los núcleos de germanio, que crean pulsos eléctricos en el material. Los científicos eligieron esta parte del espectro para maximizar la amplificación. Luego envolvieron el cristal en plomo y lo colocaron a 1,4 kilómetros bajo tierra en el Laboratorio Nacional Gran Sasso en el centro de Italia para protegerlo de otras fuentes de radiación. Durante 2 meses en 2014 y 2015, vieron 576 fotones, cerca de los 506 esperados de la radiactividad natural”,.

El modelo de Penrose, en comparación a lo logrado en el Laboratorio Nacional Gran Sasso predijo 70.000 fotones de este tipo. “Debería ver algún efecto de colapso en el experimento de germanio, pero no es así”, dijo Curceanu. Eso sugiere que la gravedad no está, de hecho, sacando partículas de sus superposiciones cuánticas.

Ivette Fuentes de la Universidad de Southampton: dice que  para confirmar el resultado, los físicos deben diseñar esas superposiciones directamente, en lugar de depender de sucesos naturales aleatorios, “Debería, en principio, poder hacer una superposición de partículas masivas.” Manifestando que su equipo está trabajando para crear nubes de 100 millones de átomos de sodio a una temperatura justo por encima del cero absoluto.

Penrose elogia el nuevo trabajo del  Laboratorio Nacional Gran Sasso pero cree que no es realmente posible probar la versión del modelo. Penrose nunca se sintió cómodo con los desvíos de partículas, porque podrían hacer que el universo ganara o perdiera energía, violando un principio básico de la física. Ha pasado el bloqueo de la pandemia creando un modelo nuevo y mejorado. “No produce calentamiento ni radiación”, dice. En ese caso, la gravedad podría estar causando un colapso, pero ocultando sus huellas.

Otros factores, como las interacciones entre protones y electrones de germanio, también podrían ocultar la señal, dice el físico teórico Maaneli Derakhshani de la Universidad de Rutgers, New Brunswick. “Con todo, dice, si la gravedad causa un colapso, el proceso tiene que ser más complicado de lo que originalmente propuso Penrose. Se podría argumentar razonablemente que … no vale la pena exprimir el jugo”.

E-mail: conchamh@gmail.com

  

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