ELECTRICIDAD Y ESAS COSAS
Capítulo 42

¡ADOLESCENTE Y REBELDE!
 

Autor:

Ing. Víctor Cires
 Gavidia

Octubre, 2003

N

uestra niña ya dejó de gatear y jugar con las patas de las ranas de Galvani y Volta, ya no corretea detrás de la ardilla de Tesla, ahora se ha convertido en una adolescente rebelde a quién nadie entiende.
Lejos de ser una niña tranquila y ordenada, se ha convertido
en caprichosa de reacciones incomprensibles.

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:

  1. Cosas reales existen independientemente del observador.

  2. Es legítimo sacar conclusiones generales de experimentos consistentes con la observación y;

  3. 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.

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Última revisión: Domingo, 19 Noviembre 2006.