{"id":10938,"date":"2021-02-22T17:38:11","date_gmt":"2021-02-22T17:38:11","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ull.es\/portal\/cienciaull\/?p=10938"},"modified":"2021-03-04T11:15:39","modified_gmt":"2021-03-04T11:15:39","slug":"probablemente-1000-palabras-sobre-fisica-cuantica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ull.es\/portal\/cienciaull\/probablemente-1000-palabras-sobre-fisica-cuantica\/","title":{"rendered":"(Probablemente) 1000 palabras sobre F\u00edsica Cu\u00e1ntica<\/strong>"},"content":{"rendered":"\n

FECHA: 23\/12\/20<\/p>\n\n\n\n

Daniel Alonso<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Universidad de La Laguna<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00bfSe puede dise\u00f1ar un reloj de precisi\u00f3n tal que haga un tic-tac<\/em> cada 0.0000000000000001 segundos? \u00bfEs factible la transmisi\u00f3n de informaci\u00f3n entre dos personas de tal manera que una tercera, si la intercepta, no pueda esconder su acci\u00f3n? Si un problema tiene un gran n\u00famero de posibles alternativas, \u00bfse podr\u00edan explorar todas a la vez? Cuando una fuerza extremadamente d\u00e9bil desplaza espacialmente un objeto en una distancia menor que el tama\u00f1o de un n\u00facleo at\u00f3mico, \u00bfes posible detectar tal desplazamiento? Al igual que tenemos m\u00e1quinas que realizan trabajo o refrigeran, \u00bfes posible convertir un \u00e1tomo en un motor t\u00e9rmico o un refrigerador? <\/p>\n\n\n\n

Este es el tipo de preguntas que sugiere y responde la F\u00edsica Cu\u00e1ntica<\/em>. Una disciplina que se caracteriza porque sus postulados y conceptos resultan extra\u00f1os a la experiencia; tienen un marcado car\u00e1cter probabil\u00edstico, que expone el car\u00e1cter aleatorio de la naturaleza; es \u201cno local\u201d y que, por sus implicaciones tecnol\u00f3gicas y filos\u00f3ficas, hacen de lo cu\u00e1ntico<\/em> un mundo fascinante. Una vez que te adentras en \u00e9l, tu visi\u00f3n del mundo cambia para siempre.<\/p>\n\n\n\n

Entre el final del siglo XIX y el principio del XX se acumularon numerosas observaciones que no se pod\u00edan explicar en el marco de las teor\u00edas f\u00edsicas conocidas; resultados que provocaron el nacimiento de una nueva F\u00edsica: la Cu\u00e1ntica. Un ejemplo de estas observaciones \u201can\u00f3malas\u201d para la f\u00edsica m\u00e1s cl\u00e1sica es el caso de los espectros de la luz emitida por gases at\u00f3micos al ser calentados. Cuando esta luz pasa por un prisma, no se observa una gama continua de colores, como ocurre con la del Sol, sino que se proyectan colores precisos, sin continuidad en la transici\u00f3n de uno a otro. Los colores est\u00e1n cuantizados<\/em>. Se intent\u00f3 explicar esta observaci\u00f3n sobre la base de las leyes de Newton y las ecuaciones de Maxwell. Se imagin\u00f3 a los \u00e1tomos como modelos planetarios; n\u00facleos alrededor de los cuales orbitan electrones, como lo hace la Luna alrededor de la Tierra. Pero mientras que la distancia media entre la Luna y la Tierra es de 384400000 metros, la que hay entre el n\u00facleo de un \u00e1tomo de hidr\u00f3geno y su \u00fanico electr\u00f3n es del orden de 0.00000000000529 metros. Es decir, se intent\u00f3 emplear una teor\u00eda que explica las observaciones del movimiento de la Luna a sistemas \u201cplanetarios\u201d que son \u00a119 \u00f3rdenes de magnitud m\u00e1s peque\u00f1os!. Adem\u00e1s, las leyes de Maxwell predicen que los sistemas planetarios de los \u00e1tomos son inestables. Siguiendo estas ideas, los trabajos pioneros de Planck y Einstein y de otros, entre ellos Bohr, encontraron la manera de explicar el espectro de \u00e1tomos simples como el del hidr\u00f3geno. Pero enseguida se comprob\u00f3 que las respuestas basadas en la combinaci\u00f3n creativa de viejos conceptos no serv\u00edan y que se necesitaban otros, completamente distintos. En fin, no se trataba ya de construir un nuevo marco que ajustase <\/em>los datos observados, sino de desarrollar un nuevo esquema racional, con conceptos nuevos, que implicaban cambios profundos en nuestra concepci\u00f3n de la naturaleza. La mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, asociada a Heisenberg, Born, Jordan, Dirac y Schr\u00f6dinger, es el resultado de dicha b\u00fasqueda.<\/p>\n\n\n\n

Desde la nueva teor\u00eda, el espectro de la luz emitida por los gases calientes antes mencionados, se explica por el hecho de que los electrones de los \u00e1tomos tienen estados con energ\u00edas precisas, que conforman un conjunto discreto. Cuando cambian de un estado energ\u00e9tico a otro, por ejemplo, perdiendo una cierta cantidad energ\u00eda \u0394E, liberan radiaci\u00f3n cuya frecuencia es \u03c5 = \u0394E\/h y donde h (6.6260\u00b710-34<\/sup> m2<\/sup> kg\u00b7seg-1<\/sup>, m = metro; kg= kilogramos, seg = segundos), es la constante universal asociada a la teor\u00eda cu\u00e1ntica: la constante de Planck.<\/p>\n\n\n\n

La teor\u00eda cu\u00e1ntica tiene aspectos muy sorprendentes. Supongamos que tenemos un objeto cu\u00e1ntico que se puede disponer en el laboratorio y una propiedad f\u00edsica medible con dos valores posibles A<\/em> o B<\/em>, a los que podemos asignar los estados A y B, respectivamente. De acuerdo con la F\u00edsica Cu\u00e1ntica tambi\u00e9n es posible que el objeto se encuentre en estados \u201cintermedios\u201d, combinaciones lineales<\/em> de los anteriores, del tipo =\u03b1 \u03c8A+\u03b2 \u03c8A (donde y son n\u00fameros complejos). Si el sistema se encuentra en ese estado intermedio, ocurre que no podremos predecir si el resultado de una medida individual ser\u00e1 A<\/em> o B<\/em>, pero s\u00ed decir cu\u00e1l ser\u00e1 la probabilidad P(A)\/P(B) de obtener A\/B<\/em> respectivamente en un conjunto suficiente de medidas; probabilidad que vienen dadas por P(A)=|\u03b1|2y P(B)=|\u03b2|2. Muchos resultados experimentales han mostrado el car\u00e1cter profundamente aleatorio<\/em> de los fen\u00f3menos cu\u00e1nticos.<\/p>\n\n\n\n

Otro aspecto de la F\u00edsica Cu\u00e1ntica que la hace fascinante es el entrelazamiento<\/em> entre part\u00edculas. En muchas situaciones se observan cambios sistem\u00e1ticos en los datos medidos en una de las part\u00edculas con respecto a mediciones en la otra, existen \u201ccorrelaciones\u201d <\/em>entre las part\u00edculas. Se pueden explicar dichas experiencias si se acepta su existencia sin que medie interacci\u00f3n entre ellas: esto es lo que se conoce como entrelazamiento cu\u00e1ntico. Tomemos el caso de dos part\u00edculas \u201centrelazadas\u201d, situadas en dos laboratorios distintos, no importa lo distantes que se encuentren. La medida de alguna propiedad en una de las part\u00edculas nos revela correlaciones con los resultados de la medida en la otra. El matiz importante aqu\u00ed es que las medidas realizadas localmente sobre las part\u00edculas, de forma independiente, solo muestran la correlaci\u00f3n entre ellas cuando se comparan los registros obtenidos, que por otra parte aparecen localmente como aleatorios. \u00c9ste es uno de los aspectos m\u00e1s chocantes de la teor\u00eda cu\u00e1ntica y que m\u00e1s intrig\u00f3 a Einstein. Es por esto que se afirma que la F\u00edsica Cu\u00e1ntica tiene un car\u00e1cter no local<\/em>. La posibilidad de manipular estados entrelazados permite generar protocolos, denominado de teleportaci\u00f3n<\/em>, en los que dos laboratorios poseen cada una de las dos part\u00edculas que conforman un estado entrelazado y lo emplean como canal para que una tercera part\u00edcula sea exactamente replicada en el otro laboratorio (una copia perfecta), eso s\u00ed, a expensas que desaparezca la original.<\/p>\n\n\n\n

Es f\u00e1cil intuir las posibilidades que nos abre la F\u00edsica Cu\u00e1ntica si imaginamos cu\u00e1ntas m\u00e1quinas, en hospitales, medios de transporte y hogares requieren del conocimiento de la F\u00edsica Cu\u00e1ntica. De hecho, los progresos m\u00e1s recientes est\u00e1n posibilitando una nueva generaci\u00f3n de tecnolog\u00eda que emplea los conceptos cu\u00e1nticos m\u00e1s intrigantes, son las llamadas tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Pero a pesar de los \u00e9xitos obtenidos, a\u00fan persisten preguntas fundamentales: \u00bfC\u00f3mo entender el entrelazamiento y el hecho de que dos objetos apartados remotamente permanezcan correlacionados? La no localidad de la F\u00edsica Cu\u00e1ntica y su car\u00e1cter probabil\u00edstico. \u00bfQu\u00e9 nos dice la F\u00edsica Cu\u00e1ntica sobre la naturaleza de lo real? Si la F\u00edsica Cu\u00e1ntica es la teor\u00eda que describe el mundo que observamos a escala microsc\u00f3pica, \u00bfc\u00f3mo recuperamos el mundo observado a nuestra escala a partir de su naturaleza cu\u00e1ntica microsc\u00f3pica? \u00bfQu\u00e9 teor\u00eda debemos formular que concilie nuestra descripci\u00f3n f\u00edsica a gran escala, la relatividad general de Einstein, con la F\u00edsica Cu\u00e1ntica? \u00bfAfectar\u00e1 la F\u00edsica Cu\u00e1ntica a nuestra concepci\u00f3n del espacio-tiempo? <\/p>\n\n\n\n

Cuestiones todas ellas de car\u00e1cter fundamental y que est\u00e1n esperando a ser resueltas.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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