Una manzana madura que cae de un árbol ha inspirado a Sir Isaac Newton a formular una teoría que describe el movimiento de los objetos sujetos a una fuerza. Las ecuaciones de movimiento de Newton nos dicen que un cuerpo en movimiento sigue moviéndose en línea recta a menos que haya una fuerza perturbadorapuede cambiar su camino. El impacto de las leyes de Newton es omnipresente en nuestra experiencia cotidiana, desde un paracaidista que cae en el campo gravitacional de la tierra, sobre la inercia que uno siente en un avión en aceleración, hasta la tierra que orbita alrededor del sol.
Sin embargo, en el mundo cuántico, nuestra intuición para el movimiento de objetos se ve fuertemente desafiada y algunas veces incluso puede fallar por completo. ¿Qué hay de imaginar una canica cayendo a través del agua oscilando hacia arriba y hacia abajo en lugar de simplemente moverse directamente hacia abajo? Suena extraño. Sin embargo,eso es lo que el físico experimental de Innsbruck, en colaboración con los teóricos de Munich, París y Cambridge, ha descubierto para una partícula cuántica. En el corazón de este comportamiento sorprendente está lo que los físicos llaman "interferencia cuántica", el hecho de que la mecánica cuántica permite que las partículas se comporten como ondas, que pueden sumarse o cancelarse entre sí.
Se acerca a la temperatura cero absoluta
Para observar la partícula cuántica que oscilaba de un lado a otro, el equipo tuvo que enfriar un gas de átomos de cesio justo por encima de la temperatura cero absoluta y limitarlo a una disposición de tubos muy delgados realizados por rayos láser de alta potencia. Por medio de un dispositivo especialtruco, los átomos fueron hechos para interactuar fuertemente entre sí. En condiciones tan extremas, los átomos forman un fluido cuántico cuyo movimiento está restringido a la dirección de los tubos. Luego, los físicos aceleraron un átomo de impureza, que es un átomo en un giro diferenteestado, a través del gas. A medida que esta partícula cuántica se movía, se observó que se dispersaba de las partículas de gas y se reflejaba hacia atrás. Esto condujo a un movimiento oscilatorio, en contraste con lo que haría una canica al caer en el agua. El experimento demuestra queLas leyes de Newton no pueden usarse en el reino cuántico.
los líquidos cuánticos a veces actúan como cristales
El hecho de que una onda cuántica puede reflejarse en ciertas direcciones se conoce desde los primeros días del desarrollo de la teoría de la mecánica cuántica. Por ejemplo, los electrones se reflejan en el patrón regular de cristales sólidos, como una pieza demetal. Este efecto se denomina "dispersión de Bragg". Sin embargo, la sorpresa en el experimento realizado en Innsbruck fue que no había tal cristal presente para que la impureza se reflejara. En cambio, fue el gas de los átomos en sí lo que proporcionó un tipo deorden oculto en su disposición, una propiedad que el físico llama "correlaciones". El trabajo de Innsbruck ha demostrado cómo estas correlaciones en combinación con la naturaleza ondulatoria de la materia determinan el movimiento de las partículas en el mundo cuántico y conducen a fenómenos novedosos y emocionantes que contrarrestanLas experiencias de nuestra vida diaria.
Comprender la rareza de la mecánica cuántica también puede ser relevante en un ámbito más amplio y ayudar a comprender y optimizar procesos fundamentales en componentes electrónicos, o incluso procesos de transporte en sistemas biológicos complejos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Innsbruck . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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