|
por Antonio Fernandez
11 Enero
2018
del Sitio Web
ConjugandoAdjetivos
Una versión óptica
del
experimento de elección retardada de Wheeler (izquierda)
y una
versión atómica y usadas por Truscott (derecha).
Crédito: Manning et al.
En el mundo macroscópico, estamos acostumbrados a que las ondas son
ondas (olas del mar, por ejemplo) y las partículas son partículas
(bola de billar).
Sin embargo, la teoría
quántica sostiene que para
las partículas más pequeñas, esta distinción se rompe. La luz
(fotones, sin masa) puede comportarse como una onda o como una
partícula. Lo mismo ocurre con los electrones, que si tienen masa.
Es conocido como la dualidad onda-partícula.
Este comportamiento
dual ya fue demostrado mediante el conocido
experimento de la doble
rendija con el lanzamiento de electrones y visionándose el llamado
patrón de interferencia, haciéndose notar el comportamiento
ondulatorio del electrón.
Pero si se "observaba"
más de cerca, la cosa cambiaba.
Antes de seguir, una pequeña matización sobre el video:
En realidad
el video explica mal cuando menciona al observador, dejando la idea
de que el observador influye en el experimento.
Lo que influye en el
experimento es la presencia de luz.
Recordemos que la luz son
"paquetitos" (fotones) y para poder observar el experimento
necesitamos luz, por lo que estamos "bombardeando" los electrones
con fotones alterando el estado del electrón, apareciendo el patrón
de interferencia.
Pues bien, la extraña naturaleza de la realidad, tal y como la
establece la teoría quántica, ha sobrevivido a otra prueba, dado que
los científicos han realizado un famoso experimento y demostrado que
la realidad no existe hasta que se mide.
Los físicos de la
Universidad Nacional de Australia (ANU) han llevado a cabo el
experimento de elección retardada, pensado por
John Archibald Wheeler, que
consiste en que a un objeto en movimiento se le da la
opción de
actuar como una partícula o una onda.
El experimento de Wheeler
se pregunta:
¿Y en qué momento decide el objeto?
Experimento formulado por Wheeler:
El experimento se
trata de la pregunta,
"En mecánica quántica el efecto de hacer
una medición hace que cambie el resultado de lo que vemos, al
producirse un 'colapso de onda' en un solo punto de medición."
Es
decir, si se dispara un fotón hacia dos ranuras, y ponemos un
detector en cada ranura, la partícula siempre o entrará por una
ranura o por la otra (la vemos pasar por un detector u otro).
Sin embargo si no ponemos
un detector y en vez de eso permitimos que las partículas atraviesen
las dos rejillas y choquen contra una pared, lo que sucede es que
las partículas pasan por ambas rejillas a la vez y forman un "patrón
de ondas" en la pared.
En otras palabras, nuestra elección de medir
o no los fotones causa que posteriormente estos se comporten como
partículas o como ondas. Algo verdaderamente asombroso.
Noten que lo importante a notar aquí es que de alguna manera, los
fotones "saben" dependiendo de si los vamos a medir o no, que deben,
-
o
pasar por la primera o la segunda rejilla (pero no ambas)
-
o pasar por ambas
a la vez (en el enlace que les di al inicio de este artículo
les explico cómo eso puede ser posible)
Ahora bien, y aquí viene el
Experimento de Elección Diferida de Wheeler (propuesto por John Archibald Wheeler en el 1978),
¿qué
sucedería si nosotros no decidimos cuál de los dos métodos utilizar
(el de medir o no medir) hasta después de que los fotones hayan sido
disparados y ya estén en camino a las rejillas?
Pues sucede algo aún más sorprendente que el poder pasar por ambas
rejillas a la vez.
Lo que sucede es que si decidimos (aun cuando sepamos que los
fotones ya hayan pasado las rejillas) medir o no los fotones, que el
resultado es el mismo que antes.
Déjenme explicar bien si no entendieron:
En el experimento original,
nosotros colocamos nuestros detectores (o no), y después disparamos
los fotones para que pasen por la rejilla, y los fotones de alguna
manera pasan o por una o ambas rejillas a la vez.
En el nuevo
experimento nosotros disparamos primero los fotones, los cuales
pasan posteriormente por las rejillas, y es en este momento que
nosotros elegimos si observar o no a los fotones pasar, y sin
importar lo que hagamos los fotones actúan como si ya supieran lo
que íbamos a hacer (si observar o no) y decidieron en base a eso
pasar o por una de las rejillas o por ambas a la vez.
Otra manera de
ver esto, y esto es lo importante del experimento, es que nuestra
elección en el futuro afectó el comportamiento de los fotones en el
pasado antes de que estos salieran disparados hacia las rejillas y
supieran si nosotros los íbamos a medir o no.
O en otras palabras, el futuro afectó al pasado, lo que pone boca
abajo lo que asumimos que en todos los casos una causa pasado tiene
un efecto futuro.
El sentido común dice que el objeto es o bien onda o bien partícula,
independientemente de cómo lo medimos.
Pero
la física quántica
predice que observar el comportamiento ondulatorio (interferencia) o
el comportamiento de partícula (sin interferencias) depende sólo de
la forma en que se mida, al final de su viaje.
Esto es exactamente
lo que encontró el equipo de ANU.
El futuro
afecta al pasado
"Esto demuestra que
la medición es todo.
A nivel quántico, la realidad no existe si
no estás mirando", dice el profesor Andrew Truscott, de la
Escuela de Investigación de Física e Ingeniería de ANU, en la
nota de prensa de ésta.
A pesar del misterio
aparente, los resultados confirman la validez de la teoría quántica,
que rige el mundo de lo muy pequeño, y ha permitido el desarrollo de
muchas tecnologías como LED, láser y chips de computadora.
El equipo de ANU no sólo tuvo éxito en la construcción del
experimento, que parecía casi imposible cuando se propuso en 1978,
sino que invirtió el concepto original de Wheeler de haces de luz
que rebotaban en espejos, y en su lugar utilizó átomos dispersos por
luz láser.
"Las predicciones de la física
quántica sobre la interferencia
parecen bastante extrañas cuando se aplican a la luz, que se parece
más a una onda, pero haber hecho el experimento con los átomos, que
son objetos complicados que tienen masa e interactúan con los campos
eléctricos y demás, se suma a la extrañeza", dice Roman Khakimov,
estudiante de doctorado.
El equipo del profesor
A.G. Truscott primero atrapó una colección de
átomos de helio en un estado de suspensión conocido como
condensado
de Bose-Einstein, y luego los expulsó hasta que sólo quedó un átomo.
Entonces dejaron caer ese único átomo a través de un par de rayos
láser que se propagaban en dirección contraria, y que formaban un
patrón de rejilla que actuaba como encrucijada, de la misma forma
que una rejilla sólida dispersaría la luz.
Una segunda rejilla de luz para recombinar los caminos se añadió en
algunos casos, al azar, lo que provocó una interferencia
constructiva o destructiva, como si el átomo hubiera viajado por
ambos caminos - actuando como onda.
Cuando no se añadía la segunda
rejilla de luz, no se observaba ninguna interferencia, como si el
átomo hubiera elegido un solo camino -actuando como partícula.
Sin embargo, el número aleatorio que determinaba si se añadía o no
la segunda rejilla solamente se generaba después de que el átomo
hubiera pasado a través de la encrucijada.
Si se opta por creer que el átomo realmente tomó un camino o los dos
caminos entonces uno tiene que aceptar que una medida futura está
afectando al pasado del átomo, dice Truscott.
"Los átomos no
viajaron de A a B. No fue hasta que se midieron, al final del viaje,
que existió el comportamiento ondulatorio o de partícula".
Consejo para entenderlo mejor:
Por favor, deshágase de la
concepción lineal que se tiene
del tiempo como medida absoluta que
se mueve en una única dirección o vea la película "Interstelar".
Referencia
| 