Un extraño material podría ser el lazo que une la física clásica con la mecánica cuántica

Física, Mundo Cuántico y Futuro

Por Sophimania Redacción
9 de Diciembre de 2016 a las 17:20
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Un extraño material podría ser el lazo que une la física clásica con la mecánica cuántica
Representación de como funcionarían la materia a nivel cuántico. Imagen: Internet

Desde que descubrió la física cuántica, ha habido esfuerzos por parte de los científicos en reconciliarla con la física clásica. Mientras que la primera intenta explicar el mundo a nivel microscópico, la última lo hace a nivel macroscópico, pero ninguna de ambas funciona igual. Pero ahora gracias a un nuevo material recientemente desarrollado, los científicos están cada vez más cerca de saber la respuesta, porque han ideado una manera de ver la mecánica cuántica en una escala visible a simple vista.

"Encontramos un material particular que está entre estos dos regímenes", dice el líder del equipo, N. Peter Armitage, de la Universidad Johns Hopkins. "Normalmente pensamos en la mecánica cuántica como una teoría de las cosas pequeñas, pero en este sistema la mecánica cuántica está apareciendo en escalas macroscópicas. Los experimentos son posibles gracias a una instrumentación única desarrollada en mi laboratorio".

El material en cuestión es un tipo de aislante topológico. Este tipo de material se predijo por primera vez en la década de 1980, y los científicos han estado produciendo diferentes variaciones de ella desde 2007. Los resultados han sido publicados en la revista Science.

Los aislantes topológicos son especiales porque son conductivos en su capa exterior pero, aislantes en su interior. Esto significa que los electrones sólo pueden fluir a lo largo del exterior del material, lo que les hace mostrar algunos comportamientos realmente extraños.

Para su experimento, Armitage y su equipo crearon aisladores topológicos hechos de piezas de bismuto y selenio de unos pocos milímetros de espesor. Ellos revelaron por primera vez que estos dos elementos ofrecen una manera para que los físicos vean los fenómenos cuánticos en una escala mucho más grande de lo habitual.

Para averiguarlo, enviaron un haz de radiación terahercios (o rayos T - un espectro de luz invisible) a través de estos aislantes, midiendo el haz a medida que viajaba. El equipo encontró que el haz cambiaba a medida que pasaba por el material girando ligeramente, un efecto que usualmente sólo se observa a escala atómica. Aún mejor, la cantidad de cambio que vieron podría ser predecible con exactitud utilizando las mismas matemáticas que gobiernan a nivel cuántico. Esta es la primera vez que los investigadores han presenciado la mecánica cuántica ocurriendo en la macro escala de un aislante topológico.

Puede que no suene a gran cosa, pero el aislador ha dado al equipo una valiosa oportunidad rara reproducir un efecto cuántico en un objeto más grande, y mostrar un vínculo prometedor entre el mundo de la mecánica cuántica y la mecánica clásica.

Este vínculo es algo que los científicos han estado persiguiendo durante décadas, como parte de la búsqueda de la elusiva "teoría de todo". Para decirlo simplemente, los científicos saben que las reglas del mundo cuántico están ligadas de alguna forma al mundo clásico cotidiano.

Pero el problema es que este vínculo es elusivo. Muchas de las reglas de la física clásica se descomponen en el nivel cuántico. Por ejemplo, la gravedad, que es crucial para nuestro mundo, no parece afectar en absoluto a los sistemas cuánticos, y las reglas de la física clásica no pueden explicar el entrelazamiento cuántico.

Aunque el nuevo experimento es definitivamente un paso en la dirección correcta y "una pieza del rompecabezas", de acuerdo con Armitage, los investigadores todavía tienen mucho trabajo por hacer antes de que el vínculo entre los dos mundos físicos se entiendan completamente.

 

FUENTES: PHYS, SCIENCEALERT


#fisica #mecánica cuántica
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