Viajes insólitos de neutrones en el mundo cuántico: descubrimientos fascinantes en la TU Wien

MadridPruebas recientes con neutrones en la Universidad Técnica de Viena revelaron resultados inesperados. Los hallazgos sugieren que los neutrones no se comportan según las reglas clásicas y cotidianas, sino que siguen los principios de la física cuántica. Esto se demostró a través de un experimento que puso a prueba la "desigualdad de Leggett-Garg," una teoría introducida en 1985.

Aspectos Clave de la Teoría Cuántica

• La teoría cuántica permite que los objetos existan en múltiples estados simultáneamente.
• La posición y el estado de una partícula pueden ser menos específicos de lo que creemos.
• La "desigualdad de Leggett-Garg" evalúa si las explicaciones clásicas pueden describir el comportamiento cuántico.
• Violar esta desigualdad demuestra que las teorías clásicas no se aplican a todos los comportamientos de las partículas.

La teoría cuántica sostiene que las partículas pueden estar en varios estados simultáneamente. Esto contrasta con la física clásica, que establece que los objetos tienen propiedades definidas, como una ubicación y velocidad fijas, independientemente de si los observamos o no.

Investigadores de TU Wien probaron el comportamiento de los neutrones usando un interferómetro de neutrones. Este dispositivo divide un haz de neutrones en dos partes y luego las vuelve a unir. Según la teoría cuántica, cada neutrón recorre ambos caminos al mismo tiempo. Estos caminos pueden estar separados por varios centímetros, lo que hace que las acciones del neutrón sean bastante interesantes incluso a una escala mayor.

La desigualdad de Leggett-Garg examina si los objetos a gran escala se comportan conforme a la física clásica. Según esta, ciertos límites en la fuerza de las correlaciones entre mediciones a lo largo del tiempo no deberían ser superados. Si las mediciones en tres momentos distintos muestran correlaciones más fuertes que estos límites, sugiere que la física clásica no se aplica. La desigualdad de Leggett-Garg ofrece un método para calcular estas correlaciones, y aunque las teorías clásicas deberían cumplir con esta regla, las teorías cuánticas podrían no hacerlo.

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En el experimento, los científicos utilizaron dispositivos de cristal de silicio para dividir un haz de neutrones en dos partes. Midieron los neutrones en tres momentos distintos y descubrieron que los resultados no coincidían con lo que la física clásica predecía. Los neutrones mostraron un comportamiento que las teorías clásicas no podían explicar.

Este experimento demuestra que la física cuántica explica la realidad de manera más precisa que la física clásica. Los objetos compuestos por partículas cuánticas deberían mostrar comportamientos cuánticos. Incluso los objetos de gran tamaño presentan efectos cuánticos. Por ejemplo, se ha observado que los neutrones pueden viajar por dos caminos al mismo tiempo. Según la física clásica, deberían seguir un único camino, pero la teoría cuántica muestra que pueden dividirse.

Investigadores utilizaron mediciones avanzadas para obtener estos resultados. Cuestionaron la idea de que el estado real de una partícula siempre esté oculto o desconocido. Los haces de neutrones, aunque son más grandes en el mundo cuántico, aún seguían las leyes cuánticas. Estos hallazgos no pueden ser explicados por la física clásica.

Los experimentos realizados en la TU Wien demostraron que para comprender la realidad es indispensable la física cuántica. Las teorías tradicionales no pueden explicar los resultados obtenidos. Estos hallazgos confirman que la física cuántica es esencial para describir con precisión el comportamiento de las partículas.