Una nueva investigación demuestra que las partículas en el nivel cuántico pueden de hecho verse como comportarse como bolas de billar rodando a lo largo de una mesa, y no simplemente como las manchas probabilísticas que sugiere la interpretación estándar de la mecánica cuántica. Pero hay una trampa: lalas pistas que siguen las partículas no siempre se comportan como cabría esperar de trayectorias "realistas", pero a menudo de una manera que se ha denominado "surrealista".
En una nueva versión de un antiguo experimento, el miembro principal de CIFAR, Aephraim Steinberg Universidad de Toronto y sus colegas rastrearon las trayectorias de los fotones a medida que las partículas trazaban un camino a través de una de las dos rendijas y en una pantalla. Pero los investigadores fueron más allá,y observó la influencia "no local" de otro fotón con el que se había enredado el primer fotón.
Los resultados contrarrestan una crítica de larga data de una interpretación de la mecánica cuántica llamada teoría de De Broglie-Bohm. Los detractores de esta interpretación la habían criticado por no explicar de manera realista el comportamiento de los fotones enredados. Para Steinberg, los resultados son importantes porquenos dan una forma de visualizar la mecánica cuántica que es tan válida como la interpretación estándar, y tal vez más intuitiva.
"Estoy menos interesado en centrarme en la cuestión filosófica de lo que 'realmente' está ahí afuera. Creo que la pregunta fructífera es más realista. En lugar de pensar en diferentes interpretaciones metafísicas, lo expresaría en términos de tener diferentesimágenes. Diferentes imágenes pueden ser útiles. Pueden ayudar a formar mejores intuiciones ".
Lo que está en juego es lo que "realmente" está sucediendo en el nivel cuántico. El principio de incertidumbre nos dice que nunca podemos conocer la posición y el momento de una partícula con total certeza. Y cuando interactuamos con un sistema cuántico, por ejemplo midiendoperturbamos el sistema. Entonces, si disparamos un fotón a una pantalla y queremos saber dónde golpeará, nunca sabremos con certeza exactamente dónde golpeará o qué camino tomará para llegar allí.
La interpretación estándar de la mecánica cuántica sostiene que esta incertidumbre significa que no hay una trayectoria "real" entre la fuente de luz y la pantalla. Lo mejor que podemos hacer es calcular una "función de onda" que muestre las probabilidades de que el fotón seaen cualquier lugar en cualquier momento, pero no nos dirá dónde está hasta que hagamos una medición.
Otra interpretación, llamada teoría de De Broglie-Bohm, dice que los fotones tienen trayectorias reales guiadas por una "onda piloto" que acompaña a la partícula. La onda aún es probabilística, pero la partícula toma una trayectoria real defuente a destino. No simplemente "colapsa" en una ubicación particular una vez que se mide.
En 2011, Steinberg y sus colegas demostraron que podían seguir las trayectorias de los fotones al someter muchas partículas idénticas a mediciones tan débiles que las partículas apenas se alteraron, y luego promediaron la información. Este método mostró trayectorias similares a las clásicas:- digamos, los de las bolas que vuelan por el aire.
Pero los críticos habían señalado un problema con este punto de vista. La mecánica cuántica también nos dice que dos partículas pueden enredarse, de modo que una medición de una partícula afecta a la otra. Los críticos se quejaron de que en algunos casos, una medición de una partícula podríaconducen a una predicción incorrecta de la trayectoria de la partícula enredada. Acuñaron el término "trayectorias surrealistas" para describirlas.
En el experimento más reciente, Steinberg y sus colegas demostraron que el surrealismo era una consecuencia de la no localidad, el hecho de que las partículas podían influirse mutuamente instantáneamente a distancia. De hecho, las predicciones "incorrectas" de las trayectoriaspor el fotón enredado eran en realidad una consecuencia de dónde en su curso se midieron las partículas enredadas. Considerando ambas partículas juntas, las mediciones tenían sentido y eran consistentes con las trayectorias reales.
Steinberg señala que tanto la interpretación estándar de la mecánica cuántica como la interpretación de De Broglie-Bohm son consistentes con la evidencia experimental y son matemáticamente equivalentes. Pero en algunas circunstancias es útil visualizar trayectorias reales, en lugar de colapsos de funciones de onda, éldice.
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Materiales proporcionado por Instituto Canadiense de Investigación Avanzada . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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