Esos electrones que pasan por dos agujeros a la vez,
no son los únicos caprichos o desafíos que presenta a
nuestra imaginación.
Cuando pensábamos que ya la teníamos tranquila y
controlada, nos sale con reacciones incomprensibles.
Las partículas: electrones, fotones, etc. no se
comportan "adecuadamente", realizan fenómenos absurdos
e incomprensibles.
Veamos por ejemplo, la paradoja del "spin" o
polarización.
No trataremos de imaginarnos que cosa es este spin del
electrón y nos conformaremos con suponer que este spin
nos define una dirección en el espacio, quiere decir,
que en un campo magnético uniforme, el electrón podrá
alinearse en uno de dos sentidos: hacia "arriba" o
hacia "abajo", de acuerdo con una convención
arbitraria.
Podemos iniciar el argumento con un par de protones de
un átomo, que estando asociados en el núcleo forman un
estado común (singlet), con spins complementarios, de
forma que el spin total es cero.
Si imaginamos que salieran disparados del núcleo en
direcciones opuestas, cada uno conservaría su spin
opuesto al del otro, de forma que el total siguiera
siendo cero.
Si tratáramos de modificar el spin de una de las
partículas, el spin de la otra debería modificarse en
forma opuesta para tener como resultante cero, pero
¿cómo puede la otra partícula saber qué le hacemos a
la primera?
El medir el spin de las partículas es difícil, pero
podemos medir la polarización de los fotones, cuyo
principio es el mismo.
La polarización nos define una dirección en el
espacio.
Estudiemos
"LA PARADOJA DE LOS TRES FILTROS":
Un filtro polarizador, es una hoja de plástico gris,
que deja pasar luz polarizada en una sola dirección.
El filtro polarizador tiene un eje óptico y divide el
rayo de luz en dos: uno polarizado paralelo a su eje
óptico y otro perpendicular a su eje óptico.
El filtro polarizador, absorbe el rayo de luz
perpendicular a su eje óptico y deja pasar al rayo de
luz polarizado paralelo a su eje óptico.
Un filtro polarizador nos sirve para ver que clase de
polarización tiene un rayo de luz polarizada:
Supongamos que colocamos el filtro en el camino de un
rayo de luz de polarización vertical.
Si lo ponemos de forma que su eje óptico sea vertical
(V), dejará pasar el rayo de luz; pero si lo ponemos
perpendicular (H), no dejará pasar nada de luz.
Supongamos que colocamos un filtro (V), frente a un
foco de luz no polarizada, después de dicho filtro,
tendremos luz polarizada verticalmente.
Si ahora colocamos otro filtro (H), después de este
segundo filtro no tendremos nada de luz.
Tomemos un tercer filtro y lo colocamos en diagonal
(D), o sea a 45 grados con respecto a (V) y (H).
Si lo ponemos antes de los dos filtros, no pasa nada
de luz. Si lo colocamos después de los dos filtros,
tampoco pasa nada de luz.
Pero, si el filtro (D), lo colocamos entre los filtros
(V) y (H), ahora pasa algo de luz.
¿Por qué?
Esta es la paradoja de los tres filtros.
¿Cómo se explica esto?
Veamos si podemos encontrar una explicación basándonos
en que la luz es una onda:
La luz que pasa a través de un filtro (V) es solamente
luz polarizada verticalmente.
Esta luz no puede pasar a través de un filtro (H),
porque no tiene nada de luz polarizada
horizontalmente.
Podemos considerar que la luz D, está formada por una
parte de luz V y una parte de luz H, es decir:
D = V (+) H
y también:
S = V (+) H
Donde el símbolo (+), significa la suma de ondas.
La polarización D y la polarización S, están formadas
por partes iguales de luz V y H, aunque de diferente
fase.
También podemos poner:
H = D (+) S = (V (+) H) (+) (V (+) H) = H
La única forma en que esto puede suceder, es que la
parte de luz V de S, destruya a la parte de luz V de D
(interferencia destructiva).
Por eso, al colocar un filtro D, entre un filtro V y
uno H, pasa la parte de luz H que no se canceló (o se
destruyó por interferencia) del filtro D.
Bernard d'Espagnat de la Universidad del Sur de París,
es un teórico que, como David Bohm, se ha dedicado a
pensar sobre estos experimentos.
Dice que la realidad debe basarse en tres
suposiciones:
-
Cosas reales existen independientemente del
observador.
-
Es legítimo sacar conclusiones generales de
experimentos consistentes con la observación y;
-
Que ninguna influencia puede ser transmitida con
mayor velocidad que la luz, que le llama
"localidad".
Estas tres suposiciones constituyen la realidad local.
Con estos antecedentes, en 1975 en la Universidad de
California, en 1976 en el Centro de Investigación
Nuclear de Saclay en Francia y en 1982 en la
Universidad del Sur de París, se realizaron una serie
de experimentos para determinar la validez de los
conceptos de la física cuántica.
El spin de una partícula, se puede suponer formado por
tres componentes en las tres dimensiones del espacio:
X, Y y Z.
Si se mide la componente del spin X de un protón y se
encuentra que vale (+1), se puede comprobar que (-1)
es el valor de la contraparte.
Se puede medir la componente X de un protón y la Y de
la contraparte y así determinar las componentes X e Y
de ambos protones.
Si se llevan a cabo muchos experimentos, la teoría
matemática de los conjuntos dice que: si el número de
pares para los que X es (+) e Y es (+) debe ser menor
que la combinación de pares X+Z+ e Y+Z+.
Esta desigualdad, conocida como desigualdad de Bell no
se cumple, tal parece como si las partículas supieran
cual es el estado de la partícula complementaria
aunque estén separadas.
Las consecuencias de estos conceptos son paradójicas.
Un equipo dirigido por Terry Clark en Sussex, se ha
dado a la tarea de efectuar mediciones de la realidad
cuántica.
En lugar de tratar de realizar experimentos a la
escala cuántica (escala menor que los átomos), han
tratado de construir partículas "cuánticas" de tamaños
de equipos de medida convencionales.
Su técnica se basa en la propiedad de la
superconductividad y utiliza un anillo de material
superconductor de medio centímetro de diámetro, que
tiene un adelgazamiento en un punto de una
diezmillonésima de centímetro cuadrado de sección.
El resultado de esta constricción o adelgazamiento
(unión de Josephson), hace que se comporte como un
cilindro abierto.
Las ondas de Schrödinger que describen el
comportamiento de los electrones en el anillo
superconductor, actúan como las ondas de sonido en un
órgano y pueden hacerse resonantes a determinada
frecuencia.
En estas condiciones, el anillo se comporta como una
partícula cuántica de medio centímetro de diámetro.
Como un bosón, que responde instantáneamente a
cualquier cambio o transición, no se observa que el
cambio o transición se efectúe en una parte del anillo
y que viaje a velocidad de la luz a través de él.
De hecho es una "partícula" de medio centímetro que
responde instantáneamente a cualquier acción del
exterior.
Actualmente Clark y sus colegas están tratando de
construir una "partícula" de seis metros de longitud.
Si reacciona como se espera a estímulos exteriores, un
detector en un extremo del cilindro reaccionará
instantáneamente al estímulo aplicado al otro extremo
(velocidad infinita de la señal).
Por lo visto, el futuro de la física nos prepara
sorpresas inimaginables. |