Físicos detectan un túnel invisible que puede ser atravesado por la materia
La estructura de un túnel cuántico podría compararse con un agujero de gusano, aunque este último sería un atajo en el espacio-tiempo. Crédito: Jodi Phoenix/ESO.
Los científicos lo llaman túnel cuántico. Un experimento produjo este misterioso fenómeno y reveló cuánto tiempo dura.
La República
08 Ago 2020 | 15:10 h
A simple vista, nuestra realidad luce muy ‘normal’; todo lo que observamos parece tener una explicación en nuestro sentido común. No obstante, en cada rincón del ambiente, en cada milímetro de los objetos o cuerpos, suceden cosas ‘imposibles’ todo el tiempo. Se trata del mundo cuántico, donde interactúan las partículas más pequeñas de la materia, tales como los átomos.
Uno de los fenómenos más extraños que se producen a esta escala es el movimiento de partículas a través de barreras aparentemente impenetrables, como si atravesáramos una pared. Por ello, un equipo de físicos de Canadá llevó a cabo un experimento para producir ese “túnel cuántico” y descubrir cuánto tiempo dura: el momento en que una partícula ingresa a la barrera, atraviesa el túnel y sale por el otro lado. El estudio fue publicado en Nature el pasado 22 de julio.
Representación de túnel cuántico por el que pasan electrones. Crédito: Emily Edwards / Joint Quantum Institute
Idearon un campo magnético que funcionara como barrera. Las partículas que componen el átomo (como los protones, neutrones y electrones) tienen propiedades magnéticas; cuando son sometidas a un campo magnético externo, giran. Por ende, medir cuánto tiempo giran estas partículas les permite saber cuánto tardaron los átomos en atravesar dicha barrera.
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Descifrando el misterio del túnel cuántico
Para el experimento, los investigadores prepararon aproximadamente 8.000 átomos de rubidio y los enfriaron a una temperatura apenas por encima del cero absoluto (-273 °C) para que no se dispersen del grupo. Utilizaron un láser para crear la barrera magnética; enfocaron el láser de tal manera que la barrera tenga un grosor de 1,3 micrómetros, o el grosor de 2.500 átomos de rubidio (si cada una de esas partículas tuviera las dimensiones de una persona, esta barrera tendría un grosor de cientos de metros). Con otro láser, los científicos empujaron los átomos hacia la barrera, moviéndolos aproximadamente 4 milímetros por segundo.
Laboratorio láser. Crédito: Univ. Chicago.
La mayoría de los átomos de rubidio rebotaron en la barrera, como era de esperarse. Sin embargo, aproximadamente el 3 % de ellos cruzó un túnel cuántico: penetraron la barrera y aparecieron en el otro lado. De acuerdo con las mediciones de giro de las partículas subatómicas, los intrépidos átomos tardaron alrededor de 0,6 milisegundos en atravesar la barrera.
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El equipo de físicos no se detendrá ahí, sino que planean mejoras en sus instrumentos para conocer cómo se comportan los átomos mientras atraviesan la barrera.
“Estamos trabajando en una nueva medición en la que hacemos que la barrera sea más gruesa y luego determinamos la cantidad de precesión (giro) a diferentes profundidades. Será muy interesante ver si la velocidad de los átomos es constante o no”, dijo el coautor del estudio Aephraim Steinberg, científico del Instituto Canadiense de Investigación Avanzada.
Si bien el efecto de túnel cuántico forma la base para tecnologías modernas como los chips electrónicos o microscopios de túnel de escaneo, los científicos no pueden saber qué sucede exactamente mientras una partícula se somete a este proceso. Con las futuras investigaciones nos acercamos un poco más a este secreto del mundo cuántico.
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