en el espacio, también
Un diagrama que muestra el experimento de elección retrasada. Crédito de la imagen: Francesco Vedovato, et al. (CC BY-NC).
Por Brian Koberlein, para Forbes Octubre 25 de 2017
Las opiniones expresadas por Brian Koberlein colaborador de Forbes son suyas.
La teoría cuántica es extraña. Con su dualidad de onda de partículas y su acción espeluznante a distancia, es una teoría difícil de entender. Pero mucho antes de que pudiéramos probar algunas de sus implicaciones más extrañas, usamos experimentos de pensamiento hipotéticos. Uno de los más famosos fue el experimento de elección retrasada propuesto por John Wheeler en 1978.
El experimento de elección retardada examina uno de los comportamientos más extraños de los sistemas cuánticos, específicamente que a veces pueden interactuar como partículas y, a veces, como ondas. Por ejemplo, la luz puede comportarse como una onda, y las ondas de luz pueden superponerse para crear patrones de interferencia que pueden verse como ondas de luz y oscuridad en una pantalla. La luz también se puede comportar como partículas llamadas fotones, y un solo fotón puede disparar un detector, similar a la forma en que una pelota de béisbol puede usarse para lanzar a alguien en un tanque de agua.
Parecería, entonces, que un sistema cuántico como la luz a veces es una onda y, a veces, está hecho de partículas. Pero si ese es el caso, debería poder engañar al sistema. ¿Qué pasa si configuras un experimento de onda para la luz y luego lo cambias a un experimento de partículas después de que la luz ya ha sido liberada? O qué pasa si elige aleatoriamente un experimento de partículas u ondas mucho después de que la luz comenzó su viaje. Si la luz realmente tiene que ser una partícula o una onda, entonces de alguna manera tiene que elegir antes de que se decida el experimento. ¿Qué pasaría si elige mal? Esto es lo que Wheeler llamó el experimento de elección retrasada, porque la elección del experimento solo se decide después de que la luz ya está comprometida.
La idea de Wheeler era imaginar un "interferómetro cósmico". Supongamos que la luz de un cuásar lejano distante debe ser gravitacionalmente acotada por una galaxia más cercana. Como resultado, la luz de un solo cuásar aparecería como proveniente de dos ubicaciones ligeramente diferentes. Wheeler luego notó que esta luz se puede observar de dos maneras diferentes. El primero sería tener un detector dirigido a cada imagen con lente, haciendo una medición de partículas. El segundo sería combinar la luz de estas dos imágenes en un interferómetro, haciendo una medición de onda. De acuerdo con la teoría cuántica, los resultados de estos dos tipos de experimentos (partículas u ondas) serían exactamente los que hemos observado en su forma estándar. Pero la luz comenzó su viaje hace miles de millones de años, mucho antes de que decidiéramos qué experimento realizar. A través de esta "elección retrasada" parecería que la luz quasar "sabía" si se vería como una partícula u onda miles de millones de años antes de que el experimento fuera ideado.
Pasaron casi 30 años antes de que el experimento se realizara con éxito utilizando un interferómetro en un laboratorio. Los resultados fueron exactamente lo que Wheeler predijo. Aunque la elección se retrasa, el resultado es exactamente lo que predice la teoría cuántica. Esto se consideró una prueba sólida para la mayoría de los científicos, pero algunos argumentaron que debido a que el experimento se realizó completamente en el laboratorio, alguna interacción sutil podría haber dado una pista sobre el resultado. Entonces ha habido algún esfuerzo para hacer el experimento a distancias mucho mayores. Ahora un equipo ha logrado hacerlo entre un laboratorio en la Tierra y un satélite en el espacio.
Su configuración es similar a otros experimentos de elección retardada, pero con un giro espacial. La luz pasa a través de un interferómetro en el laboratorio, pero en lugar de simplemente medir el resultado, los rayos combinados viajan al espacio, donde chocan con un espejo en un satélite en órbita baja de la Tierra. Solo después de que la luz rebota en el laboratorio se mide el resultado. La elección de la medición no se realiza hasta que el haz de luz está más allá del laboratorio. Entonces el laboratorio no puede afectar el resultado. Como se esperaba, el resultado coincide con la predicción de Wheeler.
Entonces la teoría cuántica es correcta. Los sistemas cuánticos no eligen ser partículas u ondas para adaptarse al experimento. Tienen propiedades similares a partículas y de onda al mismo tiempo. Es extraño, pero no es magia.
Documento original: Francesco Vedovato, et al. Extendiendo el experimento de elección retardada de Wheeler al espacio. Sci. Adv. e1701180 (2017)
Brian Koberlein es astrofísico, profesor y autor. Puedes encontrar más de sus escritos en One Universe at a Time.
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Un diagrama que muestra el experimento de elección retrasada. Crédito de la imagen: Francesco Vedovato, et al. (CC BY-NC).
Por Brian Koberlein, para Forbes Octubre 25 de 2017
Las opiniones expresadas por Brian Koberlein colaborador de Forbes son suyas.
La teoría cuántica es extraña. Con su dualidad de onda de partículas y su acción espeluznante a distancia, es una teoría difícil de entender. Pero mucho antes de que pudiéramos probar algunas de sus implicaciones más extrañas, usamos experimentos de pensamiento hipotéticos. Uno de los más famosos fue el experimento de elección retrasada propuesto por John Wheeler en 1978.
El experimento de elección retardada examina uno de los comportamientos más extraños de los sistemas cuánticos, específicamente que a veces pueden interactuar como partículas y, a veces, como ondas. Por ejemplo, la luz puede comportarse como una onda, y las ondas de luz pueden superponerse para crear patrones de interferencia que pueden verse como ondas de luz y oscuridad en una pantalla. La luz también se puede comportar como partículas llamadas fotones, y un solo fotón puede disparar un detector, similar a la forma en que una pelota de béisbol puede usarse para lanzar a alguien en un tanque de agua.
Parecería, entonces, que un sistema cuántico como la luz a veces es una onda y, a veces, está hecho de partículas. Pero si ese es el caso, debería poder engañar al sistema. ¿Qué pasa si configuras un experimento de onda para la luz y luego lo cambias a un experimento de partículas después de que la luz ya ha sido liberada? O qué pasa si elige aleatoriamente un experimento de partículas u ondas mucho después de que la luz comenzó su viaje. Si la luz realmente tiene que ser una partícula o una onda, entonces de alguna manera tiene que elegir antes de que se decida el experimento. ¿Qué pasaría si elige mal? Esto es lo que Wheeler llamó el experimento de elección retrasada, porque la elección del experimento solo se decide después de que la luz ya está comprometida.
La idea de Wheeler era imaginar un "interferómetro cósmico". Supongamos que la luz de un cuásar lejano distante debe ser gravitacionalmente acotada por una galaxia más cercana. Como resultado, la luz de un solo cuásar aparecería como proveniente de dos ubicaciones ligeramente diferentes. Wheeler luego notó que esta luz se puede observar de dos maneras diferentes. El primero sería tener un detector dirigido a cada imagen con lente, haciendo una medición de partículas. El segundo sería combinar la luz de estas dos imágenes en un interferómetro, haciendo una medición de onda. De acuerdo con la teoría cuántica, los resultados de estos dos tipos de experimentos (partículas u ondas) serían exactamente los que hemos observado en su forma estándar. Pero la luz comenzó su viaje hace miles de millones de años, mucho antes de que decidiéramos qué experimento realizar. A través de esta "elección retrasada" parecería que la luz quasar "sabía" si se vería como una partícula u onda miles de millones de años antes de que el experimento fuera ideado.
Pasaron casi 30 años antes de que el experimento se realizara con éxito utilizando un interferómetro en un laboratorio. Los resultados fueron exactamente lo que Wheeler predijo. Aunque la elección se retrasa, el resultado es exactamente lo que predice la teoría cuántica. Esto se consideró una prueba sólida para la mayoría de los científicos, pero algunos argumentaron que debido a que el experimento se realizó completamente en el laboratorio, alguna interacción sutil podría haber dado una pista sobre el resultado. Entonces ha habido algún esfuerzo para hacer el experimento a distancias mucho mayores. Ahora un equipo ha logrado hacerlo entre un laboratorio en la Tierra y un satélite en el espacio.
Su configuración es similar a otros experimentos de elección retardada, pero con un giro espacial. La luz pasa a través de un interferómetro en el laboratorio, pero en lugar de simplemente medir el resultado, los rayos combinados viajan al espacio, donde chocan con un espejo en un satélite en órbita baja de la Tierra. Solo después de que la luz rebota en el laboratorio se mide el resultado. La elección de la medición no se realiza hasta que el haz de luz está más allá del laboratorio. Entonces el laboratorio no puede afectar el resultado. Como se esperaba, el resultado coincide con la predicción de Wheeler.
Entonces la teoría cuántica es correcta. Los sistemas cuánticos no eligen ser partículas u ondas para adaptarse al experimento. Tienen propiedades similares a partículas y de onda al mismo tiempo. Es extraño, pero no es magia.
Documento original: Francesco Vedovato, et al. Extendiendo el experimento de elección retardada de Wheeler al espacio. Sci. Adv. e1701180 (2017)
Brian Koberlein es astrofísico, profesor y autor. Puedes encontrar más de sus escritos en One Universe at a Time.
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