Category: Física

Detrás de toda “casualidad” hay una cadena muy específica de eventos, al menos en nuestro mundo cotidiano, que es el de la física clásica. En principio, cada evento, incluyendo cómo caen los dados o el resultado de hacer girar la ruleta en un casino, puede ser explicado en términos matemáticos. Unos investigadores en el Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz en Erlangen, Alemania, han construido un dispositivo que trabaja basándose en el principio de la verdadera aleatoriedad.

Con ayuda de la física cuántica, esta nueva y llamativa máquina genera números aleatorios que no pueden ser predichos. Los números verdaderamente aleatorios son necesarios para la codificación segura de datos y para posibilitar simulaciones mucho más fiables de procesos económicos y cambios en el clima.

El fenómeno al que normalmente nos referimos como azar es meramente una cuestión de falta de conocimiento. Si conociéramos la ubicación, la velocidad y otras características contempladas por la física clásica, de todas las partículas en el universo con certeza absoluta, seríamos capaces de predecir casi todos los procesos en el mundo cotidiano. Podríamos incluso predecir los números ganadores de la lotería.

Los actuales programas informáticos para generar números aleatorios están lejos de funcionar al azar: Ellos simplemente lo simulan, y con la ayuda de un volumen de datos suficiente y los análisis apropiados, casi siempre se puede identificar qué patrón sigue cada programa.

En respuesta a este problema, un grupo de investigadores, incluyendo a Gerd Leuchs y Christoph Marquardt del mencionado instituto y de la Universidad de Erlangen-Núremberg, y Ulrik Andersen de la Universidad Técnica de Dinamarca, han desarrollado un generador de verdaderos números aleatorios.

El azar auténtico sólo existe en el mundo de la mecánica cuántica. Una partícula cuántica permanecerá en un lugar u otro y se moverá a una velocidad u otra, sólo con cierto grado de probabilidad. El equipo de Marquardt ha explotado esta aleatoriedad de los procesos de la mecánica cuántica para generar verdaderos números aleatorios.

Pues esto es, más o menos, en términos para todos los públicos, lo que trae a todos los físicos teóricos de hoy día locos

¿Llegarán a dar con una teoría que lo englobe todo tal y como buscan? No sé sabe, pero lo que si es cierto, es el admirable esfuerzo que invierten todos ellos en ver más allá…

Un equipo de investigadores ha ideado una manera de llevar a cabo la primera prueba experimental de la teoría de las cuerdas. La teoría de las cuerdas se desarrolló originalmente para describir las fuerzas y las partículas fundamentales que componen nuestro universo.

El inesperado descubrimiento de que la teoría de cuerdas también parece predecir el comportamiento de las partículas entrelazadas cuánticamente es la clave de este posible modo de comprobar dicha teoría. Como esta predicción puede ser comprobada en el laboratorio, los investigadores ahora pueden verificar la teoría de las cuerdas.

En los últimos 25 años, la teoría de las cuerdas se ha convertido para los físicos en la candidata favorita para la “teoría del todo”, la conciliación entre lo que sabemos sobre lo muy pequeño (la física de partículas) y lo que sabemos sobre lo muy grande (la cosmología). Utilizar la teoría para predecir cómo se comportan las partículas entrelazadas cuánticamente constituye la primera oportunidad para poner a prueba experimentalmente la teoría de las cuerdas.

Si los experimentos demuestran que las predicciones de los científicos sobre los entrelazamientos cuánticos son correctas, esto demostrará que la teoría de las cuerdas es válida para predecir el comportamiento de los sistemas cuánticamente entrelazados, tal como argumenta el profesor Mike Duff, autor principal del estudio, del Departamento de Física Teórica del Imperial College de Londres.

Esto no será una prueba de que la teoría de las cuerdas es la “teoría del todo” correcta que está siendo buscada por cosmólogos y físicos de partículas. Sin embargo, será muy importante para los teóricos, ya que demostrará si la teoría de las cuerdas funciona o no.

No hay ninguna conexión obvia para explicar por qué una teoría que está siendo desarrollada para describir el funcionamiento fundamental de nuestro universo es útil para predecir el comportamiento de los sistemas entrelazados cuánticamente. “Esto quizá nos esté diciendo algo muy profundo sobre el mundo en el que vivimos, o puede no ser más que una coincidencia peculiar. De cualquier manera, es útil”, concluye Duff.

Un nuevo experimento propuesto por físicos en el Instituto Nacional estadounidense de Estándares y Tecnología (NIST) podría hacer posible que los científicos comprobasen con una precisión sin precedentes los efectos de la gravedad a muy cortas distancias, en una escala espacial en la que podrían detectarse nuevos y exóticos detalles del comportamiento de ésta.

De las cuatro fuerzas fundamentales que gobiernan las interacciones en el universo, la gravedad puede resultarnos la más familiar, pero irónicamente es la menos comprendida por los físicos. A pesar de que la influencia de la gravedad sobre cuerpos separados por distancias astronómicas está bien estudiada, apenas ha sido comprobada a escalas muy pequeñas, en el orden de las millonésimas de metro, un ámbito en el que a menudo predominan las fuerzas electromagnéticas. Esta ausencia de datos ha generado años de debate científico

Hay muchas teorías distintas sobre si la gravedad se comporta de modo distinto a distancias tan cortas. Pero resulta bastante difícil acercar tanto a dos objetos y medir con la precisión necesaria el movimiento de uno respecto al otro.

Tratando de superar este problema, el equipo del físico Andrew Geraci del NIST ha diseñado un experimento en el cual se suspendería una pequeña cuenta de cristal en una “botella” láser, permitiéndola moverse de un lado a otro dentro de la botella. Como habría muy poca fricción, el movimiento de la cuenta sería extremadamente sensible a las fuerzas que la rodeasen, incluyendo la fuerza de gravedad ejercida por un objeto pesado situado en las cercanías.

Según el equipo de investigación, el experimento propuesto permitiría comprobar los efectos de la gravedad sobre partículas separadas por una milésima parte del grosor de un cabello humano, lo cual podría finalmente posibilitar que se comprobara la ley de Newton con una sensibilidad 100.000 veces mejor que con los experimentos realizados hasta ahora.

27 de Septiembre de 2010.