Una
variación del experimento de la doble rendija creado hace más de 200 años por Thomas Young, para demostrar la
naturaleza ondulatoria de la luz, ha servido a un equipo de investigadores de
la Universidad de Tel Aviv, para
desvelar un comportamiento de los fotones que resulta insólito incluso desde
los estándares de la mecánica cuántica.
El
experimento de Young consistió en hacer pasar la luz a través de dos pequeñas
ranuras paralelas. En esta situación la onda luminosa se difracta en dos, que
después vuelven a recombinarse para proyectar en una pantalla un patrón de
bandas oscuras y claras, según los picos de ambas ondas se sumen o se
contrarresten.
La idea de
Young, que en su momento sirvió para demostrar que la luz se comporta como una
onda, se aplica hoy en aparatos llamados interferómetros. Estos dispositivos
ponen de manifiesto una conocida propiedad cuántica, el doble comportamiento de
la luz como onda y como partícula. Dado que esta última no puede dividirse, un
solo fotón aislado debe pasar a través de uno de los dos brazos del aparato.
Pero si intentamos saber cuál, obligamos a la luz a comportarse como una
partícula, lo que hace colapsar la función de onda, destruyendo la
interferencia y por tanto el patrón de bandas, ( aplicación del Principio de
Incertidumbre de Heisenberg: el observador modifica el sistema por el mero hecho de observarlo).
El equipo de
científicos construyó un sistema compuesto por dos interferómetros ( instrumento que
emplea la interferencia de las ondas de luz para medir con gran precisión
longitudes de onda de la misma luz) anidados uno dentro de
otro, de manera que, una de las ondas resultantes de la primera división es a
su vez difractada en dos. Así, un fotón tiene tres posibles caminos para llegar
hasta el detector. El objetivo es determinar qué trayecto recorre al menos
alguno de los fotones que llegan al detector, sin perturbar el sistema. Esta
idea, denominada medición débil, es coherente con el Principio de Incertidumbre
porque no se mide el camino de ningún fotón específico.
Con el fin
de conocer la trayectoria seguida por los fotones, los científicos establecieron
un sistema para dejar en ellos una especie de firma que revelaba qué espejos
del aparato tocaba la partícula. Para ello, se hizo vibrar cada uno de los
espejos a una frecuencia diferente, lo que permitió reconstruir el camino del
fotón según la modificación inducida por cada espejo en la fase de las ondas.
Por último, los investigadores ajustaron el interferómetro interior de manera
que las dos ondas producidas en él se anularan al recombinarse, lo que ocurre
cuando los picos de una se corresponden con valles iguales en la otra y
viceversa. Esta interferencia destructiva no dejaría escapar la luz del aparato
interno, por lo que al detector solo debía llegar la luz que discurría
únicamente por el interferómetro externo.
Lo que
Vaidman y sus colaboradores descubrieron es que el detector registraba, en
efecto, la oscilación del espejo del interferómetro externo, pero también,
sorprendentemente, las frecuencias de los espejos situados dentro del aparato
interior, y en cambio no así las de los espejos situados a la entrada y a la
salida de este. En otras palabras: la luz había pasado por el interferómetro
interno, pero sin entrar ni salir de él.
Vaidman se
muestra realmente emocionado por haber demostrado una nueva paradoja cuántica.
Sin embargo, el físico aclara que el TSVF proporciona una teoría simple que
puede ayudar y de hecho ya ha ayudado a encontrar aplicaciones útiles, pero que
no contradice en nada a la doctrina clásica de la mecánica cuántica.
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