Científicos confirman la existencia del ‘Tiempo Negativo’ con un experimento cuántico
FÍSICA CUÁNTICA.
Estas evidencias de que el ‘Tiempo Negativo’ existe son el más reciente enigma de la física cuántica. Te contamos cómo cambia lo que sabíamos hasta ahora.
Crédito: Jordan Benton.
Nos guste o no, nuestro entendimiento de la mecánica cuántica apenas y explora la punta del iceberg. Esta rama de la física se dedica a estudiar el nivel más pequeño del universo; una escala subatómica tan minúscula que recibe un nombre casi esotérico: el ‘Reino Cuántico’.
Las primeras evidencias de que este «reino» se rige por reglas distintas a las de nuestro mundo macroscópico llegaron a finales de la década de 1920, con el famoso experimento de la doble rendija. Desde entonces, el estudio de la física cuántica ha sido una incansable lucha, donde contados hallazgos generan incontables nuevas preguntas.
El misterio de la superposición.
La superposición es una propiedad de las partículas cuánticas (átomos, neutrones, electrones, etc) que les permite «existir en varios estados al mismo tiempo.» Una forma sencilla de comprender esto es el popular experimento mental del ‘Gato de Schrödinger’.
Este experimento, realizado en la Universidad de Toronto por Daniela Angulo Murcillo— estudiante de posgrado de origen colombiano — demuestra la capacidad de superposición de los fotones. En este caso, su existencia dual en un estado de libertad y absorción.
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La máquina para detectar ‘tiempo negativo’.
Existen dos posibles resultados al lanzar un fotón hacia un átomo. En el primer escenario, el fotón pasa de largo, sin ser afectado por el átomo; en el segundo, la nube
de electrones absorbe al fotón. Esto le permite pasar a un estado de alta excitación. Cuando la excitación subsiste (luego de algunos nanosegundos) el fotón es liberado o «re-emitido».
La gran pregunta resultó inevitable para Daniela y sus compañeros: ¿cuánto tiempo pasa el fotón «atrapado» como energía dentro de la nube atómica?
Daniela junto con el experimento. Crédito: Universidad de Toronto.
Luego de 3 años de ideación y planeación, Daniela y sus compañeros ensamblaron un conjunto de aparatos ópticos de alta precisión. El objetivo era medir cuánto tiempo pasaba entre la excitación de la materia (en este caso, rubidio a muy baja temperatura) y la reemisión del fotón
‘Tiempo negativo’ en la nube atómica.
El tiempo entre ambos eventos resultó ser bastante corto, en ocasiones, de casi cero. Sin embargo, lo que realmente sacudió al equipo fue observar algo sin precedentes: algunos fotones eran liberados antes de excitar al rubidio. En otras palabras, habían pasado una cantidad negativa de tiempo dentro de la nube atómica. Sus hallazgos fueron publicados de manera preliminar y se encuentran en un proceso de revisión.
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Según los propios investigadores (y asesores internacionales que han revisado el caso) el desconcertante efecto puede explicarse de la siguiente forma: Supongamos
que se está observando la salida de un túnel de autopista. Además, el interior del túnel cuenta con un medidor de monóxido de carbono, con el que se puede saber cuándo hay un auto moviéndose en su interior.
A las 12:00 PM, observamos un auto salir del túnel, pero recién a las 12:01, los detectores de monóxido se activan, como si el auto apenas estuviera atravesando el túnel.
En esta analogía, el auto cuántico está dentro y fuera del túnel al mismo tiempo. Crédito: Jakub Novacek.
En este caso, el fotón existe en un estado dual de absorción por el rubidio y libertad al mismo tiempo. El sensor «al final del túnel» detecta que la «versión libre» del fotón ha atravesado sin interacción, mientras que el sensor de excitación del rubidio se enciende poco después. Al restar ambos tiempos para obtener la diferencia, se crea una ilusión matemática: el fotón ha salido de la nube atómica antes de entrar en ella.
¿Viajes en el tiempo y cambios en la realidad?
El término ‘Tiempo negativo’ es pomposo pero correcto y preciso. Estos hallazgos no afecta nuestro entendimiento de la realidad misma, ni abre posibilidades a viajes en el tiempo. En una extraña ironía, aunque se trata de una ilusión, el «truco desenmascarado» es mucho más fascinante que la idea de un reloj corriendo hacia atrás.
El trabajo de Daniela y su equipo nos permite observar uno de los efectos más importantes de la física cuántica. Entender el fenómeno de la superposición — y cómo usarlo a nuestro favor — será uno de los pasos más importantes para bajar el increíble potencial de las tecnologías cuánticas, desde las difusas nubes del mundo experimental hasta nuestro mundo cotidiano.
Por: Isai Vilches.
Sitio Fuente: National Geographic en Español