El mundo de la mecánica cuántica sorprende constantemente a los físicos. Parece ser que todas las conclusiones lógicas y razonables no se aplican cuando nos adentramos al universo de partículas pequeñísimas que suponen ser los elementos de todo lo que existe.
Ahora los matemáticos han encontrado partículas cuánticas que se mueven en una dirección opuesta a la fuerza aplicada a ellas. A esto le han denominado “backflow”, que podría expresarse en español como “contraflujo”.
Para todos es claro que si le pegamos a una pelota con el pie, ésta se moverá con la dirección que tenga la fuerza que se le ha aplicado. Básico en la mecánica clásica y además, una observación que es casi cotidiana. Pero en el mundo de la cuántica, las reglas son extrañas y se ha hallado que si se patea una pelota cuántica, esta podría ir hacia su pie y no en el sentido de la fuerza. Este es un extraño efecto, no cabe duda.
Y aunque es contra el sentido común y la intuición de la mayoría de nosotros, la idea de que las partículas pueden ir en contraflujo no es nuevo. A principios de este año los científicos crearon un fluido que exhibía las propiedades de “masa negativa”, lo que significa es que también tiene una “fuerza negativa” y entonces fluye hacia atrás. El contraflujo opera de manera similar, aunque usa un principio diferente y hasta ahora, se creía que solamente se podía aplicar a partículas cuánticas libres, aquellas que no tienen influencia con ninguna fuerza.
Pero las partículas cuánticas libres es simplemente una especulación teórica educada en esta rama de la física, la cual se usa para calcular ciertas cosas sin tener que lidiar con otras variables que podrían alterar el resultado. Este nuevo estudio, de la Universidad de Cardiff, en York y Munich, ha detectado partículas en contraflujo en donde se tienen fuerzas que actúan sobre ellas.
“El efecto de contraflujo en la mecánica cuántica se conoce desde hace tiempo, pero siempre se ha discutido en términos de las partículas cuánticas libres, es decir, en donde no hay fuerzas que actúan sobre las partículas”, dice Daniela Cadamuro, co-autora del estudio. “Y aunque las partículas cuánticas libres es un concepto idealizado, tal vez una situación poco realista, hemos mostrado que el contraflujo ocurre aún cuando hay fuerzas externas presentes”.
El equipo que condujo este análisis teórico de las partículas cuánticas halló que el contraflujo es un efecto que parece estar jugando siempre un papel en la mecánica cuántica, aunque a muy pequeña escala. Esto podría explicar por qué ante no se había medido hasta ahora.
“Hemos mostrado que el contraflujo ocurre siempre, incluso si una fuerza está actuando sobre una partícula cuántica cuando ésta está viajando”, dice Hennings Bostelmann, co-autor del estudio. “El efecto contraflujo es el resultado de la dualidad onda-partícula y de la naturaleza probabilística de la mecánica cuántica, la cual ya se entiende bastante bien en el caso del movimiento de partículas libres”, indica.
El contraflujo podría ser causado por partículas que reflejan las fuerzas, pero el equipo eliminó esta hipótesis pues el efecto todavía ocurre en un medio libre de reflexión. Los investigadores dicen que el descubrimiento podría ser usado para refinar los cálculos en futuros experimentos con partículas.
“Estos nuevos hallazgos nos permiten encontrar configuraciones óptimas de una partícula cuántica que exhibe la máxima cantidad de contraflujo, lo cual pudiese ser importante para futuras verificaciones experimentales”, concluye Cadamuro.
La investigación se publicó en el Physical Review A .
Referencias: Universidad de York , New Atlas