Los físicos han batido récords anteriores al colocar con éxito un conjunto de 7.000 átomos de sodio en un estado cuántico parecido al gato de Schrödinger, acercando las realidades contraintuitivas de la mecánica cuántica a la observación cotidiana. El experimento, detallado en Nature el 21 de enero, demuestra que el extraño comportamiento que alguna vez estuvo confinado a partículas subatómicas ahora puede observarse en sistemas cada vez más grandes, aunque todavía microscópicos.
Superposición cuántica: más allá de lo subatómico
En esencia, el avance se centra en la superposición cuántica : el fenómeno en el que una partícula existe en múltiples estados simultáneamente hasta que se mide. Este concepto, célebremente ilustrado por el experimento mental de Schrödinger que involucra a un gato en una caja (vivo y muerto hasta que se observa), se ha comprendido teóricamente desde hace mucho tiempo, pero demostrarlo con objetos cada vez más macroscópicos ha sido un desafío persistente.
El equipo dirigido por Sebastián Pedalino de la Universidad de Viena disparó un haz de nanopartículas de sodio a través de una estrecha rendija. A diferencia de las partículas clásicas que pasaban directamente, las nanopartículas exhibían un patrón de interferencia, una señal reveladora de que se comportaban como ondas y partículas, existiendo en múltiples lugares a la vez. El resultado traspasa los límites de lo que antes se consideraba posible, estableciendo un nuevo récord para el objeto más grande observado en este estado.
Por qué esto importa: la decoherencia y la división cuántica-clásica
El principal obstáculo para observar la superposición en sistemas más grandes es la decoherencia. El mundo cuántico es frágil; Incluso las interacciones más leves con el medio ambiente provocan el colapso de la superposición, lo que obliga a una partícula a entrar en un estado único y definido. Los objetos más grandes interactúan más fácilmente con su entorno, lo que hace que la superposición sostenida sea excepcionalmente difícil.
El éxito de este experimento depende del aislamiento de las nanopartículas de sodio para minimizar la decoherencia. El trabajo del equipo es importante porque no sólo confirma que existe la superposición a mayor escala; Proporciona una vía para estudiar sistemas más complejos, incluidas potencialmente moléculas biológicas, en estados cuánticos. Esto podría revolucionar campos como la bioquímica y la ciencia de materiales al permitir a los investigadores investigar sus propiedades fundamentales de formas completamente nuevas.
El largo camino hacia la interferencia
Pedalino relató dos años de resultados no concluyentes antes de observar finalmente el patrón de interferencia. “Durante dos años estuve observando líneas planas”, dijo. El avance se produjo inesperadamente: la línea plana de sus detectores se ensanchó hasta convertirse en la firma inconfundible de una onda cuántica.
El equipo cuantificó la “macroscopicidad” de las nanopartículas en 15,5, superando significativamente los registros anteriores. Esto sugiere que la frontera entre los mundos cuántico y clásico no es fija, pero puede ampliarse más con técnicas experimentales mejoradas.
“La mecánica cuántica en sí misma no establece límites. Y eso es lo que estamos probando”. – Sebastián Pedalino, Universidad de Viena
El éxito de este experimento representa un paso fundamental hacia la comprensión de la naturaleza fundamental de la realidad. Al ampliar la escala en la que se pueden observar los fenómenos cuánticos, los investigadores se están acercando cada vez más a desentrañar uno de los misterios más perdurables de la física. La capacidad de estudiar sistemas más grandes y complejos en superposición promete una nueva era de descubrimientos científicos.
