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Tiempo de tunelización cuántica medido

05.04.2019

Si golpeas una pelota contra una pared, rebotará en la dirección opuesta de acuerdo con todos los cánones de la física clásica. Pero el mundo de la física cuántica es mucho más misterioso e impredecible, si en lugar de una pelota una partícula cuántica puede aparecer repentinamente al otro lado de la pared gracias a un fenómeno llamado túnel cuántico. A pesar de que este fenómeno se ha estudiado bastante bien y se usa ampliamente con fines prácticos, solo recientemente un grupo de físicos logró medir el tiempo requerido para la "teletransportación" de una partícula de un lugar a otro.

El fenómeno de efecto túnel cuántico se utiliza en microscopios electrónicos, diodos, transistores y algunos otros componentes electrónicos. Es este fenómeno el responsable de la descomposición espontánea de los elementos radiactivos, es con la ayuda del túnel cuántico que las partículas que forman los núcleos de los átomos de los elementos radiactivos salen de los límites de estos núcleos.

A pesar del alto grado de conocimiento del fenómeno del túnel cuántico, hasta hace poco los científicos no sabían con certeza cuánto tiempo toma el proceso de transición de partículas a través de la barrera. Algunos de los científicos asumieron que el túnel fue instantáneo, pero esto, a su vez, significa que la partícula se está moviendo más rápido que la velocidad de la luz y puede convertirse en un violador de causa y efecto.

Para medir el tiempo del túnel cuántico, investigadores de la Universidad Griffith y la Universidad Nacional de Australia "descompusieron" en átomos de hidrógeno la luz de un potente láser que emite 1000 pulsos por segundo. Esto, según los científicos, debería haber creado las condiciones adecuadas bajo las cuales el electrón puede "escapar" del átomo y hacer posible medir el tiempo de tunelización.

Como resultado de los experimentos, los científicos recibieron resultados desalentadores. Es muy probable que la tunelización cuántica ocurra casi instantáneamente, tardando menos de 1.8 attosegundos (una milmillonésima de una milmillonésima de segundo) en completarse.

Un hecho interesante es que este no es el primer intento de medir el tiempo de tunelización cuántica. En 2017, investigadores del Instituto Max Planck de Alemania, utilizando átomos de criptón y argón, descubrieron que las partículas tardan unos 180 attosegundos en formar un túnel. Sin embargo, los científicos creen que los resultados de experimentos anteriores podrían tener errores debido a su complejidad asociada con el uso de átomos más complejos que los átomos de hidrógeno, que tienen un solo electrón.

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