Científicos israelíes resolvieron un misterio de 93 años

Investigadores de la Universidad de Tel Aviv construyeron una piscina de olas especial, de cinco metros de largo, que simula la propagación de ondas cuánticas. A través de la piscina, el equipo de investigación dirigido por el estudiante de doctorado Gary Georgi Rosenman, la profesora Adi Arieh, el profesor Lev Shemer, Matias Zimmerman, Maxim Aframov y el profesor Wolfgang Schleich, observó por primera vez un fenómeno cuántico llamado la “Fase de Kennard”, predicho en 1927, pero que nunca había sido medido en un laboratorio. Los artículos sobre el descubrimiento se publicaron en Physical Review Letters y en Physical Review E-Rapid Communications.
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“El objetivo del estudio es producir una plataforma que mantenga una analogía matemática completa con la ecuación de Schrödinger, la ecuación principal de la mecánica cuántica, pero en un dispositivo enorme en el que se puede ver”, explica Rosenman. “La piscina produce ondas gravitacionales superficiales, que se comportan de manera similar a las pequeñas ondas de materia en el mundo cuántico, lo que nos permite medir los fenómenos cuánticos en un sistema macroscópico. Teóricamente, hay fenómenos en la mecánica cuántica que son muy difíciles de medir, y encontramos una forma de cruzar este límite”, añade.

Por otra parte, la mecánica cuántica es el nombre de una teoría científica que describe el mundo de las partículas a nivel subatómico. Una de las piedras angulares de la teoría cuántica es la descripción dual de los cuerpos físicos, tanto partículas como ondas. Al igual que las olas en el mar, las ondas cuánticas describen oscilaciones periódicas en el espacio y el tiempo, y se caracterizan por una fase. La fase de la onda determina si en un determinado punto en el espacio y en el tiempo la onda está en su pico de amplitud, en la amplitud más baja o en cualquier otro estado intermedio.

En el año 1927, el físico teórico Earle Hesse Kennard predijo que una partícula cuántica a la que se le aplica una fuerza constante, como una fuerza gravitacional sobre un cuerpo con masa, o un campo eléctrico constante sobre una partícula cargada eléctricamente, acumula una fase que ahora lleva su nombre: la “Fase de Kennard”. En los 93 años transcurridos desde entonces, los físicos han tratado de pensar en experimentos creativos que les permitieran medir la “Fase de Kennard”, pero todos los esfuerzos habían sido infructuosos, hasta ahora.

“Identificamos la equivalencia entre un sistema cuántico que mantiene la ecuación de Schrödinger y un sistema hidrodinámico de ondas que avanzan sobre el agua”, manifiesta Rosenman. “En la segunda etapa, llevamos esta relación un paso más allá y construimos un sistema que mantiene la ecuación de Schrödinger y también ejerce una fuerza constante sobre la onda.
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Al cambiar las fuerzas, podemos ver con nuestros propios ojos cómo las partículas acumulan teóricamente las fases predichas por Kennard”, agrega.

“También puede haber usos prácticos, por ejemplo, en la medición sensible de fuerzas. En estos días estamos usando la piscina de olas para observar por primera vez otros efectos físicos, como la acumulación de fase de las olas que se mueven cerca de agujeros negros”, explica.

Con información de Ynet.