mecánica cuántica

La mecánica cuántica dice que el resultado de una medición siempre es un estado base, de los que habíamos dicho que eran mutuamente excluyentes. En el caso de la aguja tenemos dos de estos estados: posición vertical y horizontal.

Es decir, aunque un sistema cuántico puede permanecer en un estado donde se mezclan los dos estados principales mientras no se está observando. Pero cuando realicemos la medición, siempre saldrá uno de los estados base.

Por lo tanto, siempre que miremos, la aguja estará en un estado clásicamente aceptable. Si lo pensáis, tiene lógica que sea así. Uno de los requisitos de cualquier nueva teoría es que permita recuperar los resultados de la antigua en aquellas situaciones en que funcionaba. Y en mecánica clásica, nunca vemos mezclas de estados, ¿verdad?

Sin embargo, los estados mixtos sí que pueden existir cuánticamente cuando no estamos observando el sistema. Si, de golpe, empezamos a observarlo, el estado mixto desaparecerá, y el estado del sistema cambiará automáticamente a uno de los estados base.

Leer más

¿Qué significa exactamente eso de que podemos obtener estados nuevos mezclando dos (o más) estados base? Voy a intentar explicarlo poniendo un ejemplo divulgativo. Como siempre en estos casos, el ejemplo es una simplificación y tiene sus limitaciones (después intentaré explicarlas), no os lo toméis 100% al pie de la letra.

Imaginad la aguja de un indicador, como por ejemplo una brújula o una veleta. Pero al contrario que en esos casos, ambos extremos son idénticos. Esencialmente, la aguja tiene dos estados básicos, que corresponden a las posiciones horizontal y vertical.

Esto es lo que habíamos llamado estados mutuamente excluyentes. Si la veleta está horizontal, entonces no está vertical. Lógico, ¿no? Y esto sería todo en una versión clásica del experimento.

Leer más

Como dijimos en los capítulos previos, vamos a intentar entender qué significa que un sistema cuántico puede estar en dos estados diferentes a la vez.

La respuesta es muy sencilla: no puede, la frase anterior es falsa. Un sistema, por muy cuántico que sea, sólo puede estar en un estado. Lo que pasa es que los estados cuánticos son más complicados que los clásicos, y eso es lo que vamos a explicar en ésta y las próximas entregas.

Cuando hablamos clásicamente, los diferentes estados de un objeto son mutuamente excluyentes. El caso del gato es clarísimo: todos diríamos que si el gato está vivo, entonces no está muerto. Es a lo que estamos todos acostumbrados.

Leer más

Supongo que el enunciado del experimento mental es de sobras conocido, pero no estará de más repasarlo brevemente. Erwin Schrödinger proponía encerrar a un gatito en una jaula opaca y completamente aislada del exterior, por supuesto con aire y provisiones para sobrevivir durante todo el experimento.

Pero no todo son comodidades para el minino. El bueno de Erwin sitúa un contador geiger junto un material radiactivo. Si el contador registra la más mínima traza de radiactividad, liberará un veneno que liquidará al felino en cuestión de segundos.

Leer más

Hace unas semanas Tanausú nos enviaba un agónico correo pidiendo que le ayudáramos a comprender la paradoja del gato de Schrödinger. Bueno, no sé si conseguiremos ayudarle, pero podemos intentarlo.

La principal dificultad cuando uno intenta hablar de mecánica cuántica a nivel de divulgación es, por raro que parezca que parezca, el sentido común del lector. Estamos acostumbrados a nuestro mundo macroscópico y clásico. Que la realidad pueda ser tan rotundamente diferente nos puede llegar a parecer una aberración.

Y eso no nos pasa sólo a los mortales, al mismísimo Einstein la cuántica no le cabía en la cabeza. Y hoy en día tenemos pruebas experimentales de que se equivocaba, por lo menos al respecto de esto.

Leer más

Como íbamos diciendo, resulta que, en cada vértice de un diagrama de Feynman, las partículas salientes pueden ser diferentes a las entrantes, lo cual significa que destruido y creado partículas.

En principio, puede sonar un poco raro. Pero lo cierto es que es algo comprobado experimentalmente de sobras. De hecho, está muy relacionada con la relatividad y la conocida fórmula de Einstein: E = m c².

Leer más

Se tiende a pensar que las discrepancias entre la teoría cuántica y la clásica son muy insignificantes, pero de hecho subyacen también a muchos fenómenos físicos a escala ordinaria: la existencia misma de los cuerpos sólidos, la resistencia y propiedades físicas de los materiales, la naturaleza de la química, los colores de las substancias, los fenómenos de congelación y ebullición, la fiabilidad de la herencia; estas y muchas propiedades familiares requieren la teoría cuántica para su explicación.

Quizá el fenómeno de la conciencia sea también algo que no pueda entenderse en términos enteramente clásicos.

A la gente le gusta invocar la incertidumbre de la mecánica cuántica para deducir que el mundo no se puede predecir y que, por tanto, no es determinista; en suma, que somos entidades libres.

El principio de incertidumbre de Heisenberg, en efecto, dice que no posible medir (es decir amplificar hasta el nivel clásico) con precisión la posición y el momento de una partícula al mismo tiempo. Peor aún: existe un límite absoluto para el producto de estas precisiones.

Leer más

Estar en las entrañas donde se aloja el LHC es una experiencia casi mística que pude experimentar en mis carnes hace un par de años, cuando tuve la oportunidad de viajar hasta allí en bicicleta: en plan Camino de Santiago, pero con mucho más sentido (al menos para mí).

Allí todo posee proporciones megalíticas. Por ejemplo, imaginaos estar en una de las cavernas principales, de hasta 35 metros de alto (lo equivalente a un edificio de 10 plantas), 30 de ancho y más de 50 de largo; todo un récord en el tipo de roca donde se ha excavado, la arenisca, que es una roca heterogénea.

Para ello se han empleado máquinas innovadoras como una enorme tuneladora de 100 metros de longitud que literalmente se come la tierra y que avanza como si fuera un topo metalúrgico, con un diámetro de 3 o 4 metros, a una velocidad media de 30 metros al día. O los electroimanes que se han construido en diferentes laboratorios y que luego han debido transportarse en grandes vehículos hasta el CERN, a ritmo de caracol, como si se transportaran objetos de otro mundo.

Leer más

El ejemplo más megalómano de construcción de aceleradores de partículas empezó a concebirse en Estados Unidos, en 1991, en los alrededores de Waxahachie (Texas). Se llamaba SSC (Superconducting Supercollider).

Esta catedral nuclear iba a resultar verdaderamente monstruosa, mucho más que el LHC. Con más de 84 kilómetros de longitud (imaginad una visita guiada a pie), su coste habría ascendido a 8.000 millones de dólares y a cientos de millones anuales de mantenimiento. El SSC sería capaz de generar rayos de 30 TeV (millones y millones de electrón-voltios) y unos 40 TeV en el centro de masa (más del doble del LHC).

Leer más