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Dos sigue siendo el número mágico en mecánica cuántica

Publicado el 29 julio 2010 por Ame1314 @UniversoDoppler

Dos sigue siendo el número mágico en mecánica cuántica

La ampliación del experimento que sentó las bases de la física cuántica confirma que dos es compañía y tres multitud. En un nuevo giro en el famoso experimento de la doble rendija, los investigadores han verificado un principio básico de la mecánica cuántica, mostrando que la adición de una tercera ranura no crea interferencias entre los paquetes adicionales de luz.

El experimento de la doble rendija encarna el misterio del corazón de la mecánica cuántica, según observó en sus Lecciones sobre Física el famoso físico Richard Feynman. El experimento ilustra algunas de las más extrañas predicciones de la mecánica cuántica, incluyendo la doble actuación partícula-onda en objetos sub-atómicos.

En la década de 1920, el físico alemán Max Born propuso que los pares de partículas (y no trillizos, cuatrillizos o más) pueden interferir entre sí, a causa de su forma ondulada para aumentar y disminuirse mutuamente. Las ecuaciones de Born demostraron que añadir más rendijas dejaba  el resultado en cero. Aunque la razón por la cual la interferencia cuántica sólo aparece cuando el número dos está presente, el postulado de Born ha sido ampliamente aceptado y utilizado por físicos, pero hasta ahora no había sido explícitamente probado en experimentos.

“Es importante revisar todos los postulados de la mecánica cuántica”, dice el coautor del estudio, Urbasi Sinha del Instituto de Computación Cuántica de la Universidad de Waterloo en Canadá. “¿Cuál es el modo de probar una teoría si no se puede reproducir en un laboratorio?”

En el nuevo estudio, Sinha y sus colegas realizaron tres cortes paralelos en una placa de acero inoxidable, cada uno de 30 micrómetros de ancho y 300 micrómetros de altura. Un haz de luz fue enviado a través de las rendijas, y detectores en el otro lado contabilizaban los fotones que pasaban a través de las rendijas. Un mecanismo de bloqueo permitió a los investigadores abrir y cerrar las tres ranuras de forma independiente.

Si la mecánica cuántica y las ecuaciones al uso (así como el postulado de Born) tenían razón y con tres rendijas,  la interferencia no se daba, entonces el patrón de interferencia cuando las tres  rendijas estuvieran abiertas, podría explicarse en su totalidad por el patrón combinado de dos rendijas. Así que Sinha y sus colegas lanzaron fotones en dirección a la triple rendija, con las ocho combinaciones de ranuras abiertas y cerradas posibles. Restando el patrón de interferencia causado por  siete del total de posibilidades del patrón formado con tres ranuras abiertas, el número se acercaba mucho a cerno Ese resultado, publicado en Sciene, el 23 de julio, deja poco margen para que las predicciones de Born no sean correctas.

“Sólo porque hayas añadido una tercera ranura no quiere decir que tengas nuevas interferencias. Se puede explicarlo todo en términos de contribuciones individuales y dobles hendiduras.”, dice Shinha.

La detección de interferencias de terceros tendría tremendas consecuencias, dice el físico teórico Fay Dowker, del Imperial College de Londres en Inglaterra. “Si un resultado distinto a cero se obtuviera, significaría que la mecánica cuántica está mal, de la misma manera que el experimento de la doble rendija demuestró que la física clásica estaba equivocada.”

La mayoría de los físicos esperan que a medida que más experimentos de triple ranura se lleven a cabo con otras partículas como  electrones  o las llamadas Buckyballs, el postulado de Born se fortalezca. “Pero existe una pequeña posibilidad de que el valor podría ser un pequeño número justo por encima de cero. Eso es lo emocionante.”, dice Dowker.

Algunos físicos han querido unir el postulado de Born, que sienta las bases de la mecánica cuántica, con la gravedad. Pero hacerlo de un modo que sea coherente con los experimentos ha sido un desafío. El nuevo estudio muestra que para resolver algunos de los misterios pendientes, los teóricos, probablemente tendrán que modificar otra pieza del rompecabezas. “Pero tener un valor a partir de un experimento real en un laboratorio proporciona una ventaja y es posible que ayude  en estos intentos de unificación”, afirma Sinha.

Autor: Laura Sanders.

Enlace original: Two is the magic number.

Para saber más: Experimento de la doble rendija. Max Born.


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