¿Cómo observar un
átomo sin que éste quede destruido en el proceso? Un grupo de investigadores
del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), con sede en
Castelldefels (Barcelona), acaba de presentar en la revista Nature Photonics
una nueva y revolucionaria técnica que permitirá precisameente eso, observar
átomos individuales sin necesidad de destruirlos. Los beneficios de este nuevo
método se dejarán notar en los más variados campos de la Ciencia.
Profundizar en el conocimiento del cerebro
humano, comprender el instante en que se originó el Universo, detectar ondas
gravitacionales o mejorar la precisión de los sistemas GPS son tareas
extremadamente difíciles y que requieren de la habilidad de visualizar
elementos extremadamente frágiles y que, hasta el momento, resultaban
irremediablemente dañados por cualquier intento de observarlos. El mero hecho
de la observación de un átomo, en efecto, implica enviar contra él otras
partículas (normalmente fotones) que inevitablemente alteran su estructura para
siempre. Es como si para observar un coche en movimiento no tuvieramos otro
medio que lanzar contra él otro vehículo y medir los efectos de la
colisión. Ahora, sin embargo, y gracias a la física cuántica, un equipo
de científicos ha encontrado una solución al problema.
En un artículo recién publicado en Nature
Photonics, en efecto, un grupo de investigadores del Instituto de Ciencias
Fotónicas de nuestra ciudad asegura haber sido capaz de observar un cuerpo
extremadamente fragil y volátil gracias a una nueva técnica no invasiva y que
promete cambiar los métodos de observación actuales.
Liderados por Morgan Mitchell, los
investigadores aplicaron la técnica, llamada “de medición cuántica sin
demolición” a una nube de átomos. Y fueron capaces de observar el “spin” de los
electrones de esos átomos sin dañar a ninguno de ellos en el proceso. Se trata
de la primera vez que se pone en práctica con éxito esta técnica sobre un
objeto material. El mismo método podría extenderse para permitir, también, la
observación de átomos individuales.
En su experimento, los científicos prepararon
varios pulsos de luz con fotones que se encontraban en estados complementarios
(una propiedad cuántica de las partículas), y después enviaron esos pulsos a
través de la nube de átomos. “Una primera medida – explica Robert Sewell,
investigador del ICFO- reflejó la acción del primero de los pulsos. La segunda
medida, llevada a cabo con fotones que estaban en estados complementarios con
respecto a los primeros, borró los efectos de la medida anterior,
permitiéndonos observar las características originales del objeto”. El nuevo
procedimiento permitió a los investigadores obtener información precisa sobre
el campo magnético alrededor de los átomos observados.
La información obtenida durante el experimento
supera con creces el llamado “límite cuántico estandar”, que cuantifica la
máxima cantidad de información que se puede extraer por medio de cualquier otro
método tradicional de observación. “El experimento -añade Sewell- constituye
una prueba rigurosa de la efectividad de la física cuántica a la hora de medir
objetos delicados”.
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