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Las ondas gravitacionales impiden que estemos en dos sitios a la vez

El fenómeno de la decoherencia cuántica podría tener su origen en fenómenos como el Big Bang


Las partículas subatómicas pueden estar en dos sitios a la vez, gracias a su doble naturaleza onda-partícula. Sin embargo, los objetos macroscópicos no disfrutan de esa ventaja, concentrados como están en uno solo de los estados posibles. Un equipo de físicos franceses afirma ahora que el paso de esa superposición de estados cuánticos al estado único macroscópico podría estar provocado por ondas gravitacionales, oscilaciones del espacio-tiempo generadas por eventos astrofísicos violentos que aún no han podido ser observadas. Por Yaiza Martínez.


Yaiza Martínez
Escritora, periodista, y Directora de Tendencias21. Saber más del autor



Gato de Schrödinger, clásico ejemplo de superposición de estados. Imagen: Chubas. Deviantart.
Gato de Schrödinger, clásico ejemplo de superposición de estados. Imagen: Chubas. Deviantart.
Gato de Schrödinger, clásico ejemplo de superposición de estados. Imagen: Chubas. Deviantart.
Gato de Schrödinger, clásico ejemplo de superposición de estados. Imagen: Chubas. Deviantart.
Las partículas subatómicas tienen una propiedad aparentemente mágica: pueden estar en dos sitios a la vez, gracias a su doble naturaleza de onda-partícula, fenómeno conocido como superposición cuántica. ¿Por qué nosotros no?

La respuesta más simple es que los objetos de mayor tamaño que el átomo no están sujetos a las mismas leyes que imperan en la mecánica cuántica, y que rigen a las partículas subatómicas.

Pero la frontera entre los mundos regidos por la física clásica y la física de partículas sigue siendo un misterio para los científicos.

Una de las ideas existentes es que todo comienza como un sistema cuántico, existiendo en un estado de superposición cuántico y, después, al interactuar con un medio, se colapsa para concretarse en un estado clásico, siguiendo un proceso conocido como decoherencia cuántica (concreción de un estado determinado).

La decoherencia cuántica es por tanto un fenómeno físico susceptible de explicar la transición entre las leyes físicas cuánticas y las leyes físicas clásicas tal como las conocemos en el mundo cotidiano o macroscópico. Esta teoría fue formulada en 1970 por el físico alemán Dieter Zeh, quien en 2002 concedió una entrevista a Tendencias21 explicando que los así llamados modelos de decoherencia permiten explicar la ausencia de superposiciones en los estados macroscópicos de la materia, sin necesidad de una intervención determinante del observador.

Ondas y decoherencia cuántica

Según publica la revista NewScientist, un equipo de científicos franceses propone ahora otra respuesta para esta incógnita, que ya habían esbozado el año pasado en un interesante artículo.

Brahim Lamine de la Universidad Pierre et Marie Curie de París, y sus colaboradores afirman que las llamadas ondas gravitacionales serían las responsables de la existencia de los objetos en un único estado, es decir, del paso del estado cuántico (superposición de diversos estados) a uno solo.

Se sabe que estas ondas, aunque nunca han sido detectadas directamente, son oscilaciones del espacio-tiempo generadas por eventos astrofísicos violentos, como el Big Bang o las colisiones de agujeros negros.

Como consecuencia de dichos eventos, se producen en dicho espacio-tiempo unas ondas de amplitudes muy bajas que provocarían, según los investigadores, que la ambigüedad de estados típica de la física subatómica se colapse, dando lugar a un único estado.

Cálculos explicativos

Lamine y sus colaboradores calcularon cómo estas fluctuaciones del espacio-tiempo podrían contribuir a la decoherencia cuántica. Así, descubrieron que para sistemas de mucha masa, como la Luna, la decoherencia provocada por las ondas gravitacionales haría que cualquier superposición cuántica se disipara inmediatamente.

En cambio, sobre los objetos sin masa o prácticamente sin masa (como las partículas subatómicas), la ondas gravitacionales tendrían un efecto insignificante, explican los científicos.

Ahora, faltaría lo más difícil: comprobar los resultados de los cálculos. Para saber si las ondas gravitacionales realmente son la causa de la decoherencia cuántica de los objetos macroscópicos, los científicos proponen usar un interferómetro de ondas de materia, que permitiría hacer pasar las moléculas de ésta a través de múltiples rejillas.

Dado que las moléculas tienen una naturaleza similar a las ondas, se difractarían en dicho paso, y las ondas de difracción producidas interactuarían entre sí produciendo un patrón de interferencias.

La decoherencia cuántica destruiría ese patrón, así que en principio este sistema podría funcionar como test sobre si el efecto de decoherencia de las fluctuaciones del espacio-tiempo encaja con las predicciones.

Pruebas imposibles

El trabajo de Lamine y sus colaboradores fue presentado el mes pasado en el encuentro Gravitation and Fundamental Physics in Space, celebrado en los Alpes Franceses.

A pesar de que su propuesta resulta de enorme interés, parece que de momento es imposible en la práctica, con los interferómetros actuales.

En experimentos pioneros realizados por Anton Zeilinger, Markus Arndt y colaboradores, en la Universidad de Viena, se consiguió generar interferencias con haces de fulerenos o buckyesferas de carbono 60, pero incluso con moléculas de este tamaño el efecto de las ondas gravitaciones resultó demasiado pequeño como para ser observado.

Según Lamine, el efecto sería mensurable sólo con sistemas grandes de alta energía. Haces supersónicos de alrededor de 3.000 átomos de carbono podrían servir para hacer la prueba, si se les hace interferir sobre un área de alrededor de un metro cuadrado. Pero, de momento, estas medidas sobrepasan el alcance de cualquier tecnología disponible.

Algunas teorías especulativas predicen, sin embargo, que la decoherencia cuántica podría ocurrir a escalas de energía menores a las predichas por Lamine. Si esto es así, se podría realizar el experimento.

También buscando la materia oscura

La existencia de ondas gravitacionales fue predicha en la teoría de la gravitación de Einstein, a principios de siglo XX, pero su detección resulta problemática porque dichas ondas dejan trazas muy débiles al pasar por la Tierra.

Los dispositivos creados hasta ahora para detectarlas han sido, por tanto, altamente sensibles, y es ahí precisamente donde radica su problema: su sensibilidad reacciona ante cualquier otro tipo de vibración, aunque no sea de ondas gravitacionales, lo que confunde los resultados.

Tal y como explicamos en un artículo anterior, la observación y la medición directa de las ondas gravitacionales resulta, a pesar de todas estas dificultades, uno de los desafíos más importantes de la física actual.

Con estas mediciones se podría no sólo comprobar que la teoría de Lamine y sus colaboradores es cierta, sino también desvelar los secretos de una fracción del universo hasta ahora inobservada, pero que constituye el 96% del cosmos: la materia oscura.


Domingo, 29 de Noviembre 2009
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Nota



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1.Publicado por Alejandro Álvarez Silva el 30/11/2009 11:01
Respecto al tema recomiendo el artículo "La Realidad física" en "Simbiotica´s Blog". (http://simbiotica.wordpress.com). Saludos:
Alejandro Álvarez

2.Publicado por bibliotranstornado el 30/11/2009 11:21
Esta teoría ya la propuso Penrose en «La nueva mente del emperador».

3.Publicado por Jorge Aleman el 30/11/2009 13:05
La cuestión es descubrir cómo una partícula elemental pasa de la superposición a un estado concreto. Zeh dice que es por la fricción de la partícula con su entorno, pero este artículo explica la persistencia de la coherencia cuántica frente a la no coherencia clásica, relacionado con la interacción con ondas gravitacionales. Una interesante aproximación a un fenómeno que sigue sin der explicado todavía por la física...

4.Publicado por C arlos R. Támara Gómez el 30/11/2009 14:11
En realidad el concepto de superposición cuántica debería ser mejor precisado. En efecto, nosotros, lo llamados seres opacos, que no tenemos la dualidad partícula-onda, si manifestamos el fenómeno aludido, aunque de una mnera distinta, quizás. En efecto, David Bohm plantea que al lado de una realidad explícita que el denomina cognoscible, incluso desde el punto de vista positivo, hay otra realidd implícita, que en algún momento substituye a la otra, en virtud de leyes desconocidas. No se si Bohm lo dice con respecto al fenómeno que comento pues no he leido directamente a Bohm, ni tampoco en extenso; pero parece deducible. Igualmente, desde la antiguedad, la teoría china del Ying y el Yang, sugiere que el uno se convierte en el otro, es más que en el uno hay siempre del otro. Los chinos no aclaran muchas veces cuál es más sutil, si el ying o el yang, pero al ser el yin más quieto parecería que encarnara algo parecido a la componente partícula y el yang a la componente onda. Creo que se denomina al fenómeno como dualidad, etc.; otros especulan que es una forma de demostración de la dialéctica, etc.
Es cierto que tales mutaciones no ocurren delante de nuestros ojos y nos son invisibles, pero creo que podría ser una forma de manifestación distinta de aquella superposición cuántica. Si así se aceptara, es posible que se pensaran formas distintas de aproximación al problema. En efecto, ante un cambio suscitado, ¿qué fue lo que motivó tal cambio?

5.Publicado por C arlos R. Támara Gómez el 30/11/2009 14:22
Ahora, con respecto a las ondas gravitacionales de las cuales "Se sabe que estas ondas, aunque nunca han sido detectadas directamente, son oscilaciones del espacio-tiempo generadas por eventos astrofísicos violentos, como el Big Bang o las colisiones de agujeros negros", valdría la pena precisar si el Big Bang ya ocurrió o, en cambio, sigue ocurriendo; es decir, si sus efectos todavía están entre nosotros y ello porque, en tratándose de una singularidad, "que fue" tal como lo acepta la Física, es poco lo que hemos podido acercarnos. Los efectos del Big Bang que más se han investigado consisten en los que ocurrieron desde el supuesto momento en que empieza a medirse el tiempo o algo así; pero, qué es el Big Bang hoy, ¿alguien lo sabe? Imagino que la respuestas son pues el Big Bang es el mundo que conocemos, pero vaya a saber usted, qué significa esto.

6.Publicado por Héctor de Lázaro Nuñez el 10/12/2009 14:55
Muy interesante, esto ala vez me pone a pensar sobre la materia y la energía oscura y que en el Universo por
tanto no existe espacio vacío, todo es materia, tanto visible como oscura (a nuestra visión): así sucede también, con la energía, que a la vez es producto de esta en su interactuar, toda vez que una depende de la otra: materiafuerza, Esto se cumple en toda la materia, incluida la animal y vegetal. Por lo tanto, lo que nos toca (la animal), podemos decir,que nuestro ser también esta compuesto por materia y fuerza oscura, y pensando con profundidad en esto podría bien argumentar la existencia de un mundo paralelo.
Ahí los dejo para más elucubraciones, y como dijera Einstein: "La materia no se destruye,se transforma", y yo agrego: Se vea o no, agregando la fuerza. Gracias por escucharme.

7.Publicado por juanjo el 24/08/2010 12:08
El dineral que se están gastando en buscar las ondas gravitacionales cuando la teoría de la relatividad es incorrecta.

8.Publicado por jose el 08/05/2011 22:02
el peso de la tierra deforma el espacio al moverse en su viaje alrededor deel sol ,pero quedan restringidas por su movimiento rotatoria alrededor de si mima.

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