Sacudidas cuánticas mueven objetos de 40 kilos hasta 20 mts

ITALIA. — Las partículas subatómicas constituyen un planeta de locos en el que las reglas son muy diferentes a las que conocemos en el mundo clásico. Allí, puede pasar una cosa y la contraria al mismo tiempo o que algo esté en dos sitios a la vez o bien teletransportarse, situaciones inasumibles para la física con la que todos estamos familiarizados.

No obstante ese reino de lo pequeño, por extraño que nos parezca, puede influir en el nuestro. Después, por 1era vez, un elenco comandado por investigadores del Laboratorio MIT LIGO ha conseguido medir sus efectos en objetos a escala humana.

En un artículo publicado en la gaceta «Nature», los científicos han observado cómo las fluctuaciones cuánticas que existen en el universo, por pequeñas que sean, pueden «patear» un objeto tan grande Al igual que los espejos de 40 kilogramos del Observatorio por Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO), haciendo que se muevan de 10 a 20 metros. Este desplazamiento había sido predicho por la mecánica cuántica para un objeto de ese tamaño, No obstante jamás Ya antes se había medido.

En concreto, los espejos han sido movidos por el estruendo cuántico. El universo, visto Durante la lente de la mecánica cuántica, es un espacio ruidoso y crepitante donde las partículas parpadéan constantemente dentro y fuera de la existencia, creando un fondo de explosión cuántico cuyos efectos son Normalmente demasiado sutiles para ser detectados en objetos cotidianos.

Ocurre en nosotros mismos, Pero no nos damos cuenta. «Cada nanosegundo de nuestra existencia, estamos siendo sacudidos, golpeados por estas fluctuaciones cuánticas. Es Sólo que el nerviosismo de nuestra existencia, nuestra energía térmica, es demasiado grande para que estas fluctuaciones de vacío cuántico afecten nuestro movimiento de forma medible», explica Nergis Mavalvala, jefa del departamento de física del MIT.

«Lo singular de este experimento es que hemos visto efectos cuánticos en algo tan grande Tal como un ser humano», puntualiza. Para conseguirlo, los estudiosos aislaron los espejos LIGO del movimiento impulsado térmicamente y de otras fuerzas, de modo que en seguida son lo suficientemente fuertes Asimismo que para ser sacudidos por las fluctuaciones cuánticas y estas «espeluznantes palomitas de maíz del universo».

Patada cuántica

LIGO está diseñado para hallar ondas gravitacionales (hizo la 1era detección en septiembre de 2015) que llegan a la Tierra A partir de fuentes cataclísmicas a millones o miles de millones de años luz de distancia. Se compone de dos detectores gemelos, uno en Hanford, Washington, y el otro en Livingston, Louisiana.

Cada detector es un interferómetro en forma de L formado por dos túneles de 4 kilómetros de largo, al permanente del cual cuelga un espejo de 40 kilogramos. Para advertir una onda gravitacional, un láser ubicado en la entrada del interferómetro LIGO envía un haz de luz por cada túnel del detector, donde se refleja en el espejo en el extremo más alejado, para llegar nuevamente a su punto de partida.

En ausencia de una onda gravitacional, los láseres deberían regresar al mismo tiempo necesario. Si está pasando una onda gravitacional, perturbaría brevemente la posición de los espejos y, por lo tanto, los tiempos de llegada de los láseres. Los interferómetros está protegidos del ruido externo, a fin de que tengan una mejor situación de advertir las perturbaciones extremadamente sutiles creadas por una onda gravitacional entrante.

Sin embargo los estudiosos se preguntaban si es que LIGO También podría ser lo suficientemente sensible De exactamente la misma forma que para vivenciar efectos más sutiles, Así como fluctuaciones cuánticas dentro del interferómetro y, específicamente, el estruendo cuántico generado entre los fotones en el láser de LIGO. «Esta fluctuación cuántica en la luz láser puede causar una presión de radiación que en realidad puede patear un objeto», indica Lee McCuller, científico investigador del Instituto Kavli de Astrofísica y Investigación del espacio en el MIT. «El objeto en nuestro caso es un espejo de 40 kilogramos, que es mil millones de veces más pesado que los objetos a nanoescala en los cuales otros Conjuntos han medido este efecto cuántico», aclara.

Exprimidor de ruido

Para el experimento, el club empleó un instrumento construido últimamente De exactamente la misma forma que complemento de los interferómetros, al que llaman exprimidor cuántico. Con el exprimidor, los científicos pueden ajustar las propiedades del estruendo cuántico dentro del interferómetro de LIGO.

El Plantel midió primero el ruido total dentro de los interferómetros, incluido el explosión cuántico de fondo, De esta manera De exactamente la misma forma que el estruendo «clásico» o bien las perturbaciones generadas por las vibraciones rutinarias normales. Después encendieron el exprimidor y lo configuraron en un Solo estado específico que alteró las propiedades del estruendo cuántico.

Luego pudieron restar el estruendo clásico A lo largo del análisis de datos, para aislar el explosión puramente cuántico. Al idéntico que el detector monitorea constantemente el desplazamiento de los espejos a cualquier estruendo entrante, los estudiosos pudieron observar que Solo el cuántico era suficiente para desplazar los espejos hasta 10 o 20 metros. Mavalvala apunta que la medición se alinea exactamente conque predice la mecánica cuántica.

«Pero todavía De esta manera es notable ver que se confirme en algo tan grande«, resalta. «Este desplazamiento de los espejos es para un átomo de hidrógeno lo que un átomo de hidrógeno es para nosotros, y lo hemos medido», agrega McCuller.

El experimento puede conducir De la misma forma a otros resultados. Al estudiar de qué forma manipular el explosión cuántico del detector y reducir sus patadas hacia los espejos, los investigadores podrían incluso mejorar la sensibilidad de LIGO en la detección de ondas gravitacionales, mejorando aún más el nuevo sector para la astrofísica abierto en los últimos años.

Como explican los físicos Valeria Sequino, de la Universidad de Nápoles Felipe II, y Mateusz Bawaj, de la Universidad de Perugia (Italia), en un Solo artículo que acompaña al estudio en «Nature», «una vez que se ha desarrollado una mejor sensibilidad, se podrían advertir más ondas gravitacionales de lo cual es posible en la actualidad. El futuro trabajo en la supresión del estruendo, por consiguiente, nos llevará cara una era emocionante de rendimiento».

(PUBLICADO EL 01/07/2020)