Cursillo acelerado de física cuántica, por el Nobel Serge Haroche
El Premio Nobel de Física Serge Haroche nos da un pequeño cursillo para entender qué es la física cuántica y cuáles han sido sus grandes hitos
UN GATO VIVO Y MUERTO A LA VEZ
El
físico Erwin Schrödinger ideó el experimento mental que sirve para
entender las leyes de la física cuántica. Imaginemos un gato dentro de
una caja opaca y cerrada donde también hay una botellita con gas cianuro
y un mecanismo con un martillo que, en cuanto detecta un electrón,
rompe la botellita. Puede que el mecanismo capture el electrón, el
martillo rompa el frasco y el gas letal se esparza. En tal caso, si
abrimos la caja, el gato aparecerá muerto. O puede que no. Y el gato
aparecerá vivo. Hasta aquí todo es lógico. Estamos en el terreno de la
física clásica, pero la cuántica nos desconcierta.
→ ¿Por
qué? Porque el electrón es al mismo tiempo onda y partícula. Para
entenderlo, sale disparado como una bala, pero también como una onda. Es
decir, toma distintos caminos a la vez. Y, además, no se excluyen. Por
eso, el electrón será detectado y el gato morirá. Y, al mismo tiempo, no
será detectado y el gato seguirá vivo. A escala atómica, ambas
probabilidades se cumplen de forma simultánea. El gato acaba vivo y
muerto a la vez, y ambos estados son igual de reales.
→ «Un ordenador cuántico no es más que una caja con un gato muy gordo en su interior», ironiza Serge Haroche, Premio Nobel en 2012.
→ «Un ordenador cuántico no es más que una caja con un gato muy gordo en su interior», ironiza Serge Haroche, Premio Nobel en 2012.
Repasamos con el físico francés los hitos de la mecánica cuántica
Año 1865 / Y SE HIZO LA LUZ
«La
historia de la física cuántica nace con una pregunta que la humanidad
se hace desde siempre. ¿Qué es la luz? Las primeras respuestas fueron de
tipo religioso. Hasta que Maxwell describe la luz como una onda
electromagnética –explica Haroche–. Afirma que fuera del espectro de la
luz visible hay fenómenos invisibles».
1905 / LA DUALIDAD ONDA-PARTÍCULA
Cuando
un objeto se calienta, irradia luz. El Sol, por ejemplo. En teoría, a
mayor frecuencia, más energía irradiada. Con las ondas cortas (rayos
infrarrojos) salen las cuentas, pero con las largas (ultravioletas) los
resultados son disparatados. «Einstein
se percata de que la física clásica no puede explicarlo. Y propone que
en la luz, además de ondas, viajan paquetes de energía (fotones). Abre
así la caja de Pandora».
1925-28 / LAS SUPERECUACIONES
Schrödinger,
Heisenberg y Dirac desarrollan las ecuaciones de la teoría cuántica. El
sentido común nos dice que una partícula no puede estar en dos
posiciones a la vez. Y que dos partículas separadas por millones de años
luz no deberían adivinarse los movimientos y ‘copiarse’ una a otra como
si estuvieran frente a un espejo. «Pero es así. Las matemáticas salen.
Desafían nuestra lógica, pero es la teoría más exitosa y potente que ha
desarrollado la mente humana».
1926 / LOS DADOS DE DIOS
Los
padres de la física cuántica no terminan de asimilar sus propias
teorías. «Hay que tener en cuenta que no podían ver los átomos como
nosotros…». Además, sus postulados solo funcionan a un nivel
microscópico. «Eso es algo que fastidiaba a Einstein. Es como si hubiera
tenido dos hijas: la teoría de la relatividad, su favorita, y la física
cuántica, con la que no estaba nada contento. Por eso decía que Dios no
juega a los dados». La metáfora es una crítica a la mecánica cuántica,
que rechazaba por su aleatoriedad.
1960 en adelante / ¡CALLA Y CALCULA!
Una
nueva generación de físicos empieza a aplicar las ecuaciones cuánticas
en el mundo real. Total, si funcionan… Se inventa el rayo láser, la
fibra óptica, los relojes atómicos, etcétera. «En mi época en la
facultad, si alguien divagaba, el profesor le decía: ‘¡Calla y
calcula!’. La gran paradoja es que esas leyes se basan en la
aleatoriedad, pero dan resultados muy precisos. Un reloj atómico marca
la hora con una exactitud de una fracción de segundo desde el Big Bang».
https://www.xlsemanal.com/conocer/ciencia/20190814/fisica-cuantica-historia-ordenador-cuantico.html?fbclid=IwAR0yXIlqmeQ_xkc1TGzlaRyRO_RLiRTeVmsRbKdGVoNfyRTHSntKPRN5nFA
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