En el número del 19 de Junio de la revista Science viene un interesante artículo sobre el trabajo que está realizando el físico Antony Vallentini, del Imperial College London. Vallentini no está a gusto con la denominada interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica. Es cierto que se han propuesto otras interpretaciones alternativas a la misma, pero estas otras interpretaciones no permiten hacer predicciones que difieran de las predicciones que se obtiene si se acepta la interpretación de Copenhague.
Lo cierto es que la mecánica cuántica es rara, muy rara. De hecho el premio Noble de física Richard Feynman dijo en una ocasión: “Si alguien dice que entiende la mecánica cuántica, es que realmente no ha entendido nada”. Para ver a qué se refiere este gran científico, repasemos brevemente el experimento de la doble rendija.
Imaginemos que disponemos de una fuente de luz que dispara un chorro de fotones hacía una lamina opaca. Dichos fotones sólo pueden atravesar la lamina a través de dos rendijas practicadas en ella. Colocamos unos detectores de fotones detrás de cada rendija con la finalidad de saber por donde están pasando cada uno de los fotones. Estos acabarán impactando en una segunda lamina que está situada más allá de la primera. En estas condiciones, ¿qué veríamos en los detectores? ¿Y en la segunda lamina? Pues veríamos que un fotón, o bien pasa por una rendija, o bien pasa por la otra. Los fotones que pasan por una rendija impactaran en un zona determinada de la segunda lamina, y los que pasan por la otra, impactaran en otra zona de la segunda lamina, así que en la segunda lamina obtendríamos algo parecido a lo que se muestra en la siguiente figura.
Las zonas blancas es donde han impactado los distintos fotones:
Ahora realizamos el mismo experimento pero quitando los detectores
situados detrás de cada rendija, y lo que obtenemos es bien distinto. Obtenemos el patrón de interferencia de dos ondas ¿qué está pasando? ¿Por qué ahora parece que los fotones son ondas? También probamos a disminuir el ritmo al que se lanza los fotones, pero a la larga sigue apareciendo el mismo patrón de interferencia ¿y si probamos con otro tipo de partículas? En este caso los resultados se repiten, da igual que lancemos fotones, electrones...
¿Cómo es posible que los fotones, electrones, protones etc. a veces se comporten como ondas y a veces como partículas? Peor aun, ¿por qué, si intentamos detectar por donde han pasado los fotones el resultado del experimento cambia? ¿Es que el acto de medir cambia la realidad física (al menos al nivel de lo muy pequeño)? Estas no son preguntas precisamente fáciles de afrontar. La interpretación de Copenhague dice que antes de realizar la medición la partícula puede estar aquí, allí, a medio camino entre aquí y allí, o ya puestos, lo mismo está en la galaxia de Andrómeda. Es como si la partícula estuviera esparcida por todo el espacio. Según esta interpretación es el acto de medir la posición de la partícula la que hace que ésta aparezca en un lugar determinado. Podemos calcular la probabilidad de que la partícula después de realizar la media este en un lugar o en otro, pero es el acto de medir el que hace que la partícula al final esté aquí, y no allí. En esta interpretación la barrera entre la realidad objetiva y la observación subjetiva se desdibuja.
Lo que propone Vallentini es una nueva forma de enfocar la mecánica cuántica, para ello se basa en la hipótesis que ya en su día planteo de Broglie. Según éste, existe una partícula y una onda piloto que guía a dicha partícula en su movimiento.
Desgraciadamente, en el artículo de Science no se explica como esta hipótesis de Broglie ampliada por Vallentini responde a las incomodas preguntas antes planteadas. Pero lo que sí se dice es que dicha hipótesis realiza predicciones distintas a la que realiza la mecánica cuántica actual. Según Vallentini hay que buscar en la radiación de fondo de microondas. Esta radiación inunda el Universo y se liberó por primera vez cuando el Universo tenía aproximadamente 300000 años de edad. Dicha radiación es muy uniforme, pero presenta pequeñas variaciones debido a fenómenos cuánticos que sucedieron en esa remota época del Universo. Si la hipótesis de Vallentini es correcta, entonces la distribución de esas variaciones no será igual a la predicha por la mecánica cuántica “clásica”. Según Vallentini esas variaciones afectarían más a las longitudes de onda más largas. En los datos de la sonda WMAP parece que hay algunas anomalías precisamente en ese rango. Vallentini está trabajando para hacer predicciones más exactas, de forma que éstas puedan ser comparadas con los datos que obtenga la sonda Planck. Planck es una misión recientemente lanzada por la ESA con la finalidad de estudiar la radiación de fondo. Pronto sabremos si Vallentini ha conseguido arrogar luz en la extraña naturaleza de la mecánica cuántica o, de lo contrario, seguimos igual que hasta ahora.
Lo cierto es que la mecánica cuántica es rara, muy rara. De hecho el premio Noble de física Richard Feynman dijo en una ocasión: “Si alguien dice que entiende la mecánica cuántica, es que realmente no ha entendido nada”. Para ver a qué se refiere este gran científico, repasemos brevemente el experimento de la doble rendija.
Imaginemos que disponemos de una fuente de luz que dispara un chorro de fotones hacía una lamina opaca. Dichos fotones sólo pueden atravesar la lamina a través de dos rendijas practicadas en ella. Colocamos unos detectores de fotones detrás de cada rendija con la finalidad de saber por donde están pasando cada uno de los fotones. Estos acabarán impactando en una segunda lamina que está situada más allá de la primera. En estas condiciones, ¿qué veríamos en los detectores? ¿Y en la segunda lamina? Pues veríamos que un fotón, o bien pasa por una rendija, o bien pasa por la otra. Los fotones que pasan por una rendija impactaran en un zona determinada de la segunda lamina, y los que pasan por la otra, impactaran en otra zona de la segunda lamina, así que en la segunda lamina obtendríamos algo parecido a lo que se muestra en la siguiente figura.
Las zonas blancas es donde han impactado los distintos fotones:
Ahora realizamos el mismo experimento pero quitando los detectores
situados detrás de cada rendija, y lo que obtenemos es bien distinto. Obtenemos el patrón de interferencia de dos ondas ¿qué está pasando? ¿Por qué ahora parece que los fotones son ondas? También probamos a disminuir el ritmo al que se lanza los fotones, pero a la larga sigue apareciendo el mismo patrón de interferencia ¿y si probamos con otro tipo de partículas? En este caso los resultados se repiten, da igual que lancemos fotones, electrones...¿Cómo es posible que los fotones, electrones, protones etc. a veces se comporten como ondas y a veces como partículas? Peor aun, ¿por qué, si intentamos detectar por donde han pasado los fotones el resultado del experimento cambia? ¿Es que el acto de medir cambia la realidad física (al menos al nivel de lo muy pequeño)? Estas no son preguntas precisamente fáciles de afrontar. La interpretación de Copenhague dice que antes de realizar la medición la partícula puede estar aquí, allí, a medio camino entre aquí y allí, o ya puestos, lo mismo está en la galaxia de Andrómeda. Es como si la partícula estuviera esparcida por todo el espacio. Según esta interpretación es el acto de medir la posición de la partícula la que hace que ésta aparezca en un lugar determinado. Podemos calcular la probabilidad de que la partícula después de realizar la media este en un lugar o en otro, pero es el acto de medir el que hace que la partícula al final esté aquí, y no allí. En esta interpretación la barrera entre la realidad objetiva y la observación subjetiva se desdibuja.
Lo que propone Vallentini es una nueva forma de enfocar la mecánica cuántica, para ello se basa en la hipótesis que ya en su día planteo de Broglie. Según éste, existe una partícula y una onda piloto que guía a dicha partícula en su movimiento.
Desgraciadamente, en el artículo de Science no se explica como esta hipótesis de Broglie ampliada por Vallentini responde a las incomodas preguntas antes planteadas. Pero lo que sí se dice es que dicha hipótesis realiza predicciones distintas a la que realiza la mecánica cuántica actual. Según Vallentini hay que buscar en la radiación de fondo de microondas. Esta radiación inunda el Universo y se liberó por primera vez cuando el Universo tenía aproximadamente 300000 años de edad. Dicha radiación es muy uniforme, pero presenta pequeñas variaciones debido a fenómenos cuánticos que sucedieron en esa remota época del Universo. Si la hipótesis de Vallentini es correcta, entonces la distribución de esas variaciones no será igual a la predicha por la mecánica cuántica “clásica”. Según Vallentini esas variaciones afectarían más a las longitudes de onda más largas. En los datos de la sonda WMAP parece que hay algunas anomalías precisamente en ese rango. Vallentini está trabajando para hacer predicciones más exactas, de forma que éstas puedan ser comparadas con los datos que obtenga la sonda Planck. Planck es una misión recientemente lanzada por la ESA con la finalidad de estudiar la radiación de fondo. Pronto sabremos si Vallentini ha conseguido arrogar luz en la extraña naturaleza de la mecánica cuántica o, de lo contrario, seguimos igual que hasta ahora.
Ismael Pérez Fernández.
