La botella Nº 87: “Los límites de la realidad”

Neutrinos

Últimamente no tenía muchas ganas de volver a mi bodega. Por una parte la cantidad de trabajo me impedía escribir mis botellas, por otra cierta apatía a raíz de los decepcionantes acontecimientos de la vida política e económica me mantenía alejado de la senda de la creación. La espiritualidad de la materia condiciona el materialismo espiritual y pone límites a la intimidad del pensamiento. Pero por muy extraña que parezca, la mecánica cuántica parece ser la única «receta» que funciona para hablar de la parte íntima de la materia. Incluso en el jardín más abandando se puede encontrar una bella flor. Solo falta averiguar dónde o cuándo. Entender dónde o cuándo los efectos cuánticos dejan de ser relevantes es un gran misterio. La mecánica cuántica choca contra el sentido común y por eso me fascina tanto. Hoy les contaré sobre los últimos avances de mis colegas del MIT que siempre buscan nuevas situaciones para buscar los límites. Ellos del espacio y de la materia, yo del alma y de la sabiduría. Y todos llegamos al mismo punto de partida: los neutrinos.

Los neutrinos son unas partículas parecidas a los electrones pero sin carga eléctrica. Y tienen la capacidad de atravesar la materia sin interaccionar con ella. Por ejemplo, aunque cada segundo atraviesan nuestro cuerpo cientos de millones de neutrinos, nunca se ha observado ningún efecto. Los neutrinos son inocuos, pero también son muy interesantes.

Por ejemplo, dos investigadores recibieron en 2015 el premio Nobel por descubrir que los neutrinos oscilan entre varios estados o sabores y que viajan por el Universo a casi la velocidad de la luz. Sabiendo esto, se podría pensar que los neutrinos no tienen un comportamiento cuántico y que se comportan de acuerdo a los principios de la realidad clásica que podemos ver con nuestros propios ojos. Esto significaría que podrían cambiar su sabor, pero que tendrían uno cada vez y no varios al mismo tiempo.

Pero el equipo de David Kaiser, del MIT, ha descubierto que no es así. Los estados de los neutrinos son varios y ocurren al mismo tiempo. Académicamente decimos que están superpuestos y además entrelazados, a grandes distancias es imposible distinguirlos. Hasta la fecha solíamos pensar que la mecánica cuántica actúa a pequeñas escalas, pero resulta que no podemos escapar de la mecánica cuántica, ni siquiera cuando describimos procesos que ocurren a grandes distancias. No podemos detener nuestra descripción cuántica incluso cuando las cosas dejan un estado y entran en otro, viajando durante cientos de kilómetros. Creo que es asombroso.

Y aún resulta más asombroso si se piensa en las implicaciones de este tipo de investigaciones. Se trata de ver de nuevo la diferencia entre mundo cuántico y mundo clásico donde las propiedades están definidas. ¿Dónde están los límites entre uno y otro? ¿Por qué a cientos de kilómetros las partículas están unidas?

Para encontrar esta diferencia entre cuántico y clásico, se ha recurrido a una corriente de experimentos que comenzó en los años setenta, y cuya base es verificar que ciertas relaciones matemáticas del «mundo real» se cumplen en el mundo cuántico. Cuando esto no ocurre, la conclusión es que el sistema observado es cuántico. Es como una industria. Siempre hay alguien que propone una nueva explicación compatible con un mundo realista. ¿Lo intuitivo se deja al mundo cuántico? Entonces, se verifica experimentalmente y se acaba descartando. En esta ocasión, este lento y constante avance de la ciencia se ha conseguido a través de un experimento realizado en el MINOS (Inyector Principal de Investigación de Oscilación de Neutrinos) del Fermilab (Chicago). En esta investigación, se produjeron neutrinos en Chicago y se «dispararon» hacia un detector de Minnesota, situado a una distancia de 735 kilómetros.

A través de los cálculos matemáticos, descartando que los resultados hubieran sido producidos por errores, se concluyó que las oscilaciones de los sabores de los neutrinos son más compatibles con la idea de que sigan un comportamiento cuántico. La implicación directa es que todo apunta a que los neutrinos no tienen ninguna identidad concreta en todo ese viaje que hacen entre los dos detectores. El hecho de que los neutrinos vayan tan rápido e interaccionen tan poco con la materia puede facilitar que los efectos relativistas sean enormes, y conspiren para hacer que grandes distancias parezcan pequeñas. La mecánica cuántica parece ser la descripción correcta del mundo en todas las distancias.

Entonces, ¿por qué los objetos cotidianos no están en dos sitios al mismo tiempo? La explicación está en la coherencia. Los objetos macroscópicos sufren muchas interacciones con su entorno y de forma continua. No se puede observar sus propiedades de forma aislada, y se dice que pierden la coherencia. Es entonces cuando se considera que puede aplicarse la física del mundo clásico. Pero de nuevo en el reino de lo pequeño, resulta que las partículas sí son coherentes, entre sí. Se comportan del mismo modo a la vez, incluso a grandes distancias, sufren fenómenos de superposición y entrelazamiento. Al final, no se pueden separar en dos partes, son como una especie de continuo.

Pero el verdadero problema sigue sin resolver. Mientras que el mundo cotidiano parece ser objetivo y tener unas propiedades determinadas con independencia del observador, el mundo cuántico parece tener unas reglas totalmente contrarias. O no tener reglas. El problema es unir ambos mundos, o sea, unir la relatividad general y la mecánica cuántica. Lo pequeño y lo grande. Mientras que el espacio-tiempo se entiende con la física clásica, aún no se sabe explicar con la mecánica cuántica. Dicen que podría ser granuloso, que en realidad podría no existir y emerger de las partículas. Los físicos teóricos siguen devanándose los sesos y forzando los límites de la realidad. ¿Quizás alguno de mis lectores podría explicarlo mejor?

Anuncios

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s