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Una de las predicciones más bizarras de la teoría cuántica -un sistema no puede cambiar mientras se le esté observando- ha sido confirmada por un experimento hecho por físicos de la Universidad de Cornell. De hecho, este tipo de trabajos bien podrían abrir una puerta a nuevos métodos para controlar y manipular el estado cuántico de los átomos y podría influir significativamente en la creación de nuevos sensores.

Los experimentos se desarrollaron en el laboratorio ultrafrío de Mukund Vengalattore, profesor asistente de física, quien ha establecido el primer programa para estudiar la física de los materiales cuando estos se enfrían a temperaturas tan bajas como .000000001 sobre el cero absoluto (-273 grados Kelvin). este trabajo se describe en el número del 2 de octubre del Physical Review Letters.

Los estudiantes graduados, Yogesh Patil y Srivatsan K. Chakram, crearon y enfriaron un gas que tiene unos mil millones de átomos en una cámara al vacío y suspendiendo la masa entre rayos laser. En ese estado los átomos están acomodados en una malla ordenada justo como se ve en un sólido cristalino. Pero a estas temperaturas tan bajas, los átomos pueden hacer “túneles” de un lugar a otro dentro de la malla. El famoso principio de incertidumbre, de Heisenberg dice que no se puede saber al mismo tiempo la posición y la velocidad de una partícula con la que se está interactuando. La temperatura es finalmente la medida del movimiento de la partícula. Bajo un frío extremo, la velocidad es casi cero, por lo que hay mucha flexibilidad en la posición de la partícula. Cuando estas partículas son observadas, los átomos se hallarán en un lugar en la malla como en otro.

Los investigadores demostraron que fueron capaces de suprimir los túneles cuánticos meramente observando a los átomos. Este es el llamado efecto cuántico Zeno, nombrado así por el filósofo griego, derivado de una propuesta en 1977 por E.C. George Sudarshan y Vaidyananth Misra, de la Universidad de Texas en Austin, quienes indicaron que la extraña naturaleza de las medidas cuánticas permiten, en principio, para un sistema cuántico, “congelarse” haciendo medidas de forma repetitiva.

Cabe decir que ya había experimentos anteriores que habían demostrado el efecto Zeno con el “spin” de las partículas subatómicas pero de acuerdo a Vengalattore, “esta es la primera observación del efecto cuántico Zeno en medidas reales espaciales del movimiento atómico”. El investigador además agrega algo que parece fundamental en esta investigación: ” Debido al alto grado de control hemos podido demostrar con nuestro experimento, que podemos ajustar la manera en la que observamos estos átomos. Usando este ajuste hemos sido capaces de demostrar un efecto llamado “clásico emergente” en el sistema en donde los efectos cuánticos se desvanecen y los átomos empiezan a comportarse como lo predice la mecánica clásica.

Los investigadores indican que los átomos observados bajo el microscopio, iluminándolos con un laser los hace fluorescentes y los microscopios capturan los flashes de luz. Cuando uno de estos laser disminuye el brillo de su luz, los átomos tienden a hacer túneles libremente pero en la medida que se hace más brillante, estos túneles se reducen dramáticamente. “Esto nos da una herramienta sin precedentes para controlar un sistema cuántico, tal vez incluso átomo por átomo”, dice Patil, el autor principal del artículo técnico. Los átomos en este estado son extremadamente sensibles a fuerzas externas por lo que este trabajo podría ser el inicio del desarrollo de nuevos sensores.

Referencias:

Physical Review Letters 

Phys.org 

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