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2000 átomos en dos lugares al mismo tiempo

02.10.2019

Un equipo de científicos de la Universidad de Viena y la Universidad de Basilea ha probado el principio de superposición cuántica a la mayor escala en la historia de la ciencia. Enormes moléculas complejas, que constan de dos mil átomos, se colocaron en un estado de superposición, estando en dos lugares al mismo tiempo, de acuerdo con las extrañas leyes de la mecánica cuántica. Este logro es una importante confirmación de la manifestación de la superposición, que es el "corazón" de todas las tecnologías cuánticas, lo que, a su vez, sirve como una seria limitación para el desarrollo posterior de muchas teorías alternativas.

Recordamos a nuestros lectores que el principio de superposición es uno de los principales "pilares" de la mecánica cuántica, el cual es consecuencia de una de las ecuaciones fundamentales, la ecuación de Schrödinger. Esta ecuación describe partículas cuánticas por sus funciones de onda, que son muy similares a las funciones que describen ondas concéntricas en la superficie del agua. Sin embargo, a diferencia de las ondas en la superficie del agua, que son una manifestación del comportamiento colectivo y la interacción de muchas moléculas, las ondas cuánticas pueden asociarse con partículas individuales.

Un ejemplo de la naturaleza ondulatoria de las partículas cuánticas es un experimento con dos rendijas ubicadas muy cerca una de la otra, a través de las cuales pasa simultáneamente una "onda" de una partícula. Después de atravesar las grietas, las ondas se suman y la partícula-onda adquiere nuevamente su integridad. Este efecto ya se ha demostrado para fotones, electrones, neutrones e incluso átomos individuales.

En sus experimentos, los científicos utilizaron la molécula más grande disponible C707H260F908N16S53Zn4, que consta de un total de 40 mil protones, neutrones y electrones, y tiene una masa equivalente a 25 mil masas atómicas. Para sintetizar tales moléculas, se utilizaron métodos especiales que hicieron que estas moléculas fueran lo suficientemente estables como para formar un haz dirigido dentro de una cámara de ultra alto vacío. La verificación de la naturaleza cuántica de partículas tan masivas requirió el uso de un interferómetro, de dos metros de largo, que estaba a disposición de la Universidad de Viena.

Según una de las teorías alternativas, que sirve como una especie de puente entre la física clásica y la mecánica cuántica, la duración de la dominancia de la función de onda de una partícula disminuye en proporción directa a la masa de esta partícula. Esto, a su vez, también limita el tiempo que la partícula permanece en el estado de superposición cuántica.

En sus experimentos, los científicos descubrieron que las moléculas enormes estaban en un estado de superposición durante 7 milisegundos, tiempo suficiente para no dejar piedra sin remover de la teoría anterior y de otras teorías y modelos alternativos.

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