El mundo cuántico se hace visible

publicado el 19 de julio de 2009 en «Milenio Diario»
columna: «se descubrió que...»

 

Una de las preguntas más desesperantes en ciencia es también de las más oídas: ¿Y eso para que sirve? En un extremo, lleva a la insostenible división de la ciencia en aplicada y básica. ¿Para qué sirve hacer el esfuerzo de seguir una buena guía de la conjetura de Poincaré y descubrir al final que nos está diciendo cuál es la forma del universo? Para nada, salvo para nada menos que eso: asomarse a la forma del universo. Eso no cambia el desayuno, pero cambia, y profundamente, al que desayuna.

La física cuántica, que nos ha dado los chips que integran las computadoras que enlazan el mundo, la tomografía que nos analiza el hígado, y el CD con viejas grabaciones de Elly Ameling cantando Schubert, no servía para nada en 1927, salvo para desesperarse con resultados contrarios a la intuición, contraintuitivos.

¿Por qué los procesos cuánticos no llegan ni a la célula? Se observan en electrones, fotones, quarks, ¿por qué no en el universo, donde rige la gravitación universal? La unidad mínima de gravitación es el gravitón, como el mínimo de energía es el fotón y el de materia el electrón. El gravitón también es onda-partícula, en superposición de estados, pero si se aplican las ecuaciones básicas de la cuántica a la gravitación el resultado es un desastre matemático. El estudio de lo muy pequeño, la cuántica, está peleado con el estudio de lo muy grande, la relatividad.

Más de 600 astrofísicos repartidos en el mundo entero ofrecen una vía para esa unificación. Han diseñado un gigantesco experimento conocido por sus siglas en inglés LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) con fondos principalmente de la US National Science Foundation. El objetivo es detectar las ondas de gravitación, la única de las cuatro fuerzas básicas del universo que se resiste a la unificación en una sola y bella teoría del todo. La gravitación es la fuerza que integra los gases en estrellas, éstas en galaxias y sigue luego en cúmulos de galaxias y supercúmulos. La gravitación nos da fenómenos como las supernovas y los hoyos negros, que son gravitación pura: lo único que resta de la masa de muchos soles comprimidos hasta que su masa es tanta y en tan poco espacio que no existe velocidad que permita escapar; ni siquiera la luz, con la mayor velocidad en el universo, tiene velocidad suficiente para escapar de un hoyo negro: de ahí su nombre.

El diseño de LIGO parte de que algunos fenómenos estelares particularmente catastróficos, como las colisiones de estrellas de neutrones, las supernovas y los hoyos negros supermasivos deben producir ondas de gravitación que, como una piedra grande hace ondular con más fuerza el agua, envían ondas gravitatorias más detectables.

Los astrofísicos han suspendido como péndulos espejos de interferómetro, de manera que los mueva una onda gravitatoria procedente de algún fenómeno extremo. Con luz láser se monitorean los minúsculos balanceos de los espejos, separados por 4 kilómetros. Los detectores de LIGO son tan sensibles que captan movimientos menores que una milésima de protón, una de las partículas del núcleo atómico: si una onda gravitatoria mueve esos péndulos en una milésima de protón, la señal se recibe en los detectores de LIGO.

El problema con una medición de tan impresionante sutileza es que todo puede ocultarla, hasta la energía térmica de los propios espejos, que se denomina ruido. Así que fue necesario enfriar los espejos de los interferómetros hasta cerca del 0 absoluto, -273 grados. Los científicos han logrado enfriar el sistema a... una millonésima de grado sobre el 0 absoluto.

En lo que detectan ondas gravitatorias, los astrofísicos del LIGO han logrado observaciones de tipo cuántico en algo tan enorme para ese mundo como es un péndulo de 2.7 kilos. Sugieren que el aparato puede ser empleado por físicos cuánticos para observar fenómenos, como el enlace de partículas, a escalas de masa tan grandes que se da por hecho que todo efecto cuántico ha desaparecido.

El reporte fue publicado este jueves 16 en el New Journal of Physics. Los nombres de los más de 600 autores, al inicio del artículo, se llevan varias páginas. Las instituciones, también enlistadas, son 56.

Aunque los astrofísicos todavía trabajan en reducir el "ruido" o calor de su aparato para que alcance la precisión de un milésimo de protón, ya es posible compartir el optimismo del artículo, dicen dos investigadores del LIGO, Thomas Corbitt y Nergis Mavalvala, del MIT: "Este trabajo, que alcanza temperaturas en microkelvins, provee evidencia de que detectores de ondas gravitatorias, diseñados como sondas sensibles para fenómenos propios de la relatividad general y la astrofísica, también pueden resultar sondas sensibles de la mecánica cuántica macroscópica." Experimentos cuánticos a escala macroscópica eran impensables.

 

la talacha fue realizada por: eltemibledani
 

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