El gato de Schrödinger fue filmado en átomos por primera vez [VIDEO]

Un grupo de físicos filmó átomos ingresando en un estado similar al del gato de Schrödinger en un detalle sin precedentes, revelando cómo estos se ven cuando existen en dos estados diferentes al mismo tiempo. 

El equipo creó una técnica que le permitió capturar detalles tan pequeños de hasta 0.3 ångström (mucho menores que la anchura de un átomo) y tan breves como 30 millonésimas de una milmillonésima de un segundo. Aquellas imágenes formaron la primera película en stopmotion de un “estado gatuno” atómico.

Si no conoces este experimento clásico de la mecánica cuántica o necesitas recordarlo, te ayudamos a repasarlo rápidamente. El gato de Schrödinger fue ideado por Erwin Schrödinger en 1935. El experimento gatuno propone que puedes (hipotéticamente) poner un gato en una caja con explosivos que tienen el 50/50 de detonar cuando cierras la caja. El experimento no tiene nada de extraordinario, salvo que no sabrás en qué estado se encuentra tu gato hasta que abras la caja.

Esto significa que, hasta que abras la caja, tu gato se encuentra en dos estados simultáneamente –muerto o vivo. Lo intricado de este escenario hipotético es que, mientras mantengas la tapa cerrada, tu gato se mantiene en un estado de superposición –está vivo y muerto, porque tiene que ser lo uno u lo otro, no puede ser ninguno.

Unas décadas después de que Schrödinger ideara este experimento para reflexionar sobre la naturaleza de la realidad en nuestro Universo, y demostrar qué tan rara la mecánica cuántica era, los físicos se dieron cuenta que los átomos pueden comportarse como una versión real de los estados gemelos del gato.   

En 2005, relata Gizmodo, los físicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología crearon un “estado gatuno” en el laboratorio, donde se mostró que 6 átomos estaban simultáneamente en estados de giro hacia arriba y hacia abajo, similar al giro horario y antihorario al mismo tiempo.

El principio constituyó la base de la computación cuántica –de la que se espera sea la próxima generación de tecnología de computación que acabe con las computadoras actuales a través de sus partículas cuánticas–  y mientras los científicos se volvían muy buenos forzando átomos en estados de superposición, hasta el momento nadie fue capaz de filmarlo claramente.

Para lograrlo, un equipo de la Universidad de Stanford y el Departamento de Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC de Energía de Estados Unidos creó una molécula de dos átomos de yodo.

Luego, bombardearon esta molécula con un láser de rayos X, causando que este absorba una pequeña ráfaga de energía. Este ‘ataque’ destructivo llevó a la molécula a dividirse en dos versiones de sí misma, una excitada y la otra no excitada.

Cuando esta molécula dividida en dos fue bombardeada por otra ráfaga de rayos X, las partículas de luz (fotones) se dispersaron en dos versiones de la molécula y se recombinaron para formar un holograma en rayos X de la acción. 

El equipo repitió el experimento varias veces y se las ingenió para juntar instantáneas de rayos X para crear la película más detallada del mundo de la maquinaria de una molécula. Mira este simpático video que explica cómo lo hicieron.

“Nuestra película, basada en moléculas de iodo, muestra todos los posibles comportamientos del iodo al ser excitado por una cantidad de energía; se acercan y alejan entre sí, se pierden o vuelven hasta que la vibración muere”, explica Phil Bucksbaum, autor principal del estudio. Todo esto ocurre en unas billonésimas de segundo.

El método será fundamental para la mecánica cuántica, por lo que se probará en otros sistemas moleculares como los que intervienen en la visión, la fotosíntesis, la protección del ADN del daño ultravioleta y otras funciones, indicó.

El estudio se publicará en la próxima edición del Physical Review Letters, pero ya se puede descargar en arXiv.org.

La mecánica cuántica es una rama de la física que trata de explicar la naturaleza de las partículas subatómicas como los átomos o fotones. Los sistemas que obedecen a la mecánica cuántica pueden estar en una superposición cuántica de distintos estados, a diferencia de la física clásica.  Entre sus aplicaciones importantes están los imanes superconductores, los diodos emisores de luz (LED), los rayos láser y el microprocesador. En la medicina, opera en la resonancia magnética y la microscopía electrónica. Asimismo, ayuda a explicar distintos fenómenos biológicos y físicos.

Daniel Meza

Si te gustó esta noticia, entérate de más a través de nuestros canales de Facebook y Twitter.