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El experimento cuántico que demostró cómo ocurren varias realidades al mismo tiempo

Un equipo de científicos logró medir fenómenos distintos a pesar de que ocurrieron en un mismo espacio y momento.

Un científico trabaja con haces de fotones en el Laboratorio de Luz Extrema de la Universidad de Nebraska-Linconl. Foto: difusión
Un científico trabaja con haces de fotones en el Laboratorio de Luz Extrema de la Universidad de Nebraska-Linconl. Foto: difusión
La República

El método científico se basa en rigurosos procedimientos de observación, medición y repetición. En ese sentido, un hecho debe ser objetivo, es decir, todos los observadores deben estar de acuerdo con lo que sucede. Pero el microscópico mundo de los átomos y las partículas fundamentales, gobernado por las reglas de la física cuántica, ha desafiado estas nociones de nuestro sentido común.

De acuerdo con la física cuántica, las partículas pueden estar en varios lugares o estados a la vez, esto se conoce como superposición cuántica. Sin embargo, esto solo ocurre cuando nadie observa. En el instante en que un observador elige una ubicación o estado específico —como cuando alguien detiene con su mano una ruleta que gira a gran velocidad—, la partícula arrojará un solo resultado, rompiendo la superposición.

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La superposición ya se ha demostrado hasta en 2000 átomos, que aparecieron en dos lugares a la vez. Pero, ¿qué pasaría si se pudiera observar este fenómeno en tiempo real? Para lograrlo, se requeriría infiltrar partículas que hagan mediciones por su cuenta, como si fueran observadores.

Experimento doble rendija, que demuestra cómo afecta la observación al estado de las partículas. Foto tomada en el laboratorio de óptica de la facultad de ciencias de la UNAM.

Por ello, un equipo de científicos de Reino Unido, Francia y Austria llevó a cabo un revolucionario experimento basado en la propuesta del físico Caslav Brukner, que tenía como propósito demostrar formalmente que las mediciones en mecánica cuántica son subjetivas para los observadores.

Un experimento, varias realidades

Brukner, de la Universidad de Viena, propuso una prueba mental: usar dos cuartos cerrados, cada uno con una persona que lanza una moneda (al tener cara y sello, representa dos estados cuánticos), mientras que afuera de cada habitación hay un observador. Tanto lanzadores como observadores están entrelazados, es decir, lo que uno experimente afectará al otro, de tal manera que todos deben estar de acuerdo en si el resultado fue cara o sello. Si no sucede así, se demostraría que están presenciando realidades alternativas.

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En ese sentido, los científicos del reciente estudio simularon una computadora cuántica a pequeña escala, compuesta por tres pares de fotones (partículas de luz) entrelazados cuánticamente. Un par de fotones representa las monedas, otro se utiliza como lanzadores, que medirán la polarización de los fotones (dos posibles resultados, horizontal o vertical); cada ‘lanzador’ y su ‘moneda’ encerrados en una caja. Asimismo, los dos fotones restantes fungen de observadores.

Modelo usado para el experimento. Crédito: Prioetti et al.

Les tomó semanas recopilar datos suficientes del experimento, pero finalmente lograron demostrar que cada par de fotones había obtenido mediciones diferentes, que habían presenciado fenómenos distintos en un mismo espacio y momento. Demostraron que cada observador experimenta su ‘propia’ realidad. Los resultados del experimento fueron publicados en septiembre de 2019 en Science Advances.

“Logramos demostrar que la mecánica cuántica podría ser incompatible con la suposición de hechos objetivos”, escribieron en un artículo publicado en The Conversation.

Dos de los autores del experimento. Crédito: The Conversation.

Ahora la gran interrogante que surge es si estos resultados se pueden aplicar al mundo macroscópico (la realidad que observamos con nuestros propios ojos) o si debemos considerar que la mecánica cuántica no es aplicable a los objetos grandes y cotidianos.

“Algunos físicos ven estos nuevos desarrollos como interpretaciones reforzadoras que permiten que ocurra más de un resultado para una observación, por ejemplo, la existencia de universos paralelos en los que ocurre cada resultado posible”, comentaron.

¿Qué es la física cuántica?

La mecánica cuántica es la rama de la Física que estudia la materia a escalas muy pequeñas. Se dice que es a nivel molecular, atómico y aún menor, de acuerdo a un documento informativo difundido por la Universidad de Oviedo.

La electrónica se descubrió gracias a su aparición. Se caracteriza por no ser determinista sino probabilista.