Como el anterior, otro de mis artículos de física cuántica, concretamente (otra vez) sobre la Desigualdad de Bell y el experimento de Aspect.
En este, sin embargo, me centro en el experimento, y solo comento de pasada la desigualdad.
Lo dicho. Que lees esto bajo tu responsabilidad.
El Maldito Experimento de Aspect el Hereje no es excesivamente complicado. Pero para entenderlo hay que conocer antes la desigualdad de Bell, y eso si tiene un poco más de miga. De todos modos, veo por un comentario de Eloy en este mismo hilo que él ya ha posteado algo de eso por aquí y, además, yo tengo otro post de hace aproximadamente un año en el que también lo explico (podeis pasar por dejanews o pedirmelo) De modo que haré una pequeña introducción y luego pasaré al experimento. De modo que, el que quiera, pueda saltarse la parte que ya conozca. 1 INTRODUCCIÓN (Nota para los puristas: En adelante, cunado hable de "los Mecano- Cuánticos", me estaré refiriendo a la interpretación de Copenhague (o como se escriba la ciudad esa de la sirenita). Y cuando hable de los Físicos Clásicos estaré haciendo referencia a cualquiera que adopte una postura realista.) La vida del físico en los viejos tiempos era tranquila y feliz: Ellos se limitaban a observar lo que la naturaleza hacía. Podían ingeniar retorcidos experimentos, pero todos sabían que, aunque nadie estuviese observando sus resultados, funcionaban igual. Ese tipo de problemas (¿Hace ruido un arbol al caer en el bosque, si nadie está allí para escucharlo?) era cosa de los metáfisicos, y se contemplaba con una cierta superioridad. Pero llegaron los Mecano-Cuánticos. Gente rara. Encabezados por un tipo de pipa humeante llamado Bohr y un joven de pelo encrespado de nobre Heisemberg, afirmaban cosas increibles. Decían, por ejemplo, que no podían medirse simultaneamente con exactitud la velocidad (bueno, más exactamente el momento) y la posición de una partícula al mismo tiempo. Es mas, decían que esa partícula NO TENÍA velocidad o posición hasta el momento mismo de hacer la medida. Esto va en contra del sentido común de cualquier Físico Clásico que se precie: Lo que siempre han hecho los científicos es OBSERVAR la naturaleza, pero los Mecano-Cuánticos, en cierto modo, están CREANDO la realidad con sus observaciones (al ser la observación la que provoca que una partícula adopte un estado definido). Y, lo peor de todo, sus cálculos funcionaban. Bueno, pensaron los científicos, no importa si tienen razón o no en esas afirmaciones metafísicas. Quzás haya algunas VARIABLES OCULTAS que aún desconocemos y que, cuando se descubran, harán regresar a los cuánticos al redil de la Realidad Clásica. Creo que debería comentar un poco más eso de las variables ocultas: Para los Mecano-Cuánticos (y, a efectos prácticos, para todo el mundo) una partícula o sistema de estas se define por un constructo matemático llamado "Función de onda". Esta función de onda describe TODOS los posibles valores que pueden adoptar las propiedades de esa partícula o sistema de ellas en un momento dado. Algún avispado estará pensando (y muy razonablemente) ¡Oye! ¡Si describe todos los posibles valores es como si no describiera nada! ¿De qué sirve decir "mañana lloverá o no lloverá" (que sería describir todos los POSIBLES estados de la lluvia para mañana)? ¡Eso solo lo hace el Calendario Zaragozano! (Si no conoces el Calendario Zaragozano no te preocupes, es un calendario que hace eso mismo). Pues es que resulta que la función de onda asigna uno peso estadístico a cada uno de esos estados (en realidad esto resulta un tanto más complicado pero, a efectos prácticos, digamos que de la función de onda se deduce una probabilidad para cada estado) Por lo tanto la Mecánica Cuántica haría predicciones del tipo "hay un 10% de posibilidades de que mañana llueva, un 35% de que haya nubes pero no llueva y un 55% de que luzca el sol". Una ciencia que solo dá probabilidades no parece una cosa muy seria, tiene cierta apariencia de incompleta. A cualquier persona con dos dedos de frente, lo primero que se le ocurre es pensar "Lo que pasa es que hay factores que afectan a tu problema y no los has tenido en cuenta, o no los has descubierto todavía. Pero cuando sepas cuales son podrás dar datos exactos, y no solo probabilidades". Es decir, algo del tipo de: "Si pudieras conocer todas las condiciones atmotsféricas,como velocidad del viento, presión atmotsférica, etc. (icluída la puñetera mariposa brasileña de Lorentz), podrías decirme con completa exactitud el tiempo que hará mañana" En resumen: Esas "cosas que todavía no conocemos" son lo que llamamos "variables ocultas". Y así estaban las cosas. Por un lado los Físicos Clásicos, que pensaban que ya aparecerían esas variables ocultas. Por otro los Mecano-Cuánticos, que no creían que estas aparecieran. Y, por otro, los que pasaban de metafísicas y se limitaban a aplicar unas ecuaciones realmente útiles. Y habrían seguido estando así, porque no había ningún experimento en el que se pudiesen distinguir esas variables ocultas (claro, por algo estaban ocultas, digo yo) Y llegó Bell. Y Bell observó. Y Bell calculó. Y Bell habló. Y dijo: Supongamos que los Físicos Clásicos tienen razón. Es decir: Que existen esas vairables ocultas y que, por tanto, las partículas tienen propiedades aunque no se las "observe" y no surgen en el instante de hacer la observación. Supongamos también que tenemos una serie de partículas a las que podemos medir tres propiedades que llamaremos [a], [b] y [c]. estas propiedades pueden tomar dos valores, que serán mayúscula o minúscula. de esta forma, definiremos una partícula por sus propiedades de la forma: Valor-de-[a] Valor-de-[b] Valor-de-[c] ( Por ejemplo: (AbC) sería una partícula que tiene sus propiedades [a] y [c] en mayúscula y su propiedad [b] en minúscula ) Supongamos que tomamos una serie de partículas, medimos cada una de sus propiedades, y anotamos el número de partículas que tienen ciertas propiedades como: n(Valor-de-[a] Valor-de-[b] Valor-de-[c]) ( De modo que n(AbC) sería el NÚMERO de partículas (AbC) ) Bueno, pues si suponemos todo esto, trasteando un poco con las fórmulas obtenemos la siguiente desigualdad: n(Ab)<=n(Ac)+n(bC) Que dice que el número de partículas (Ab) es menor o igual que la suma del número de partículas (Ac) y (bC). Que, casualmente, es la "Desigualdad de Bell". que sería cierta si los Físicos Clásicos tuvieran razón. Y, sin embargo, según la fisica cuantica, hay ciertos casos en los que la desigualdad de Bell será incumplida. Por fin un experimento que sirva para decidir entre una y otra. Pero ¿Quién tiene razón? Había que hacer el experimento. Pero el experimento era jodidamente complicado. Y le llegó el turno a Alain Aspect. La verdad es que, si Aspect hacía bién su experimento, tenía su futuro académico asegurado: Tenía todos los Ases de la baraja y, diese el resultado que diese se haría famoso: Como el Hombre que confirmó la desigualdad de Bell, o como el que la derribó. EL EXPERIMENTO DE ASPECT El experimento de Aspect utlizaba la ploarización de fotones en distintos ángulos. Pero no todo iba a ser tan facil. El que diseñó las leyes de la naturaleza tenía un gusto gracioso: Solo se puede medir la polarización en un ángulo de un fotón. Hacer esa medida "borra" las medidas que se pudieran haber hecho en otros ángulos. Había que ser un poco más sutil. Concretamente, se usaba luz laser para excitar átomos de calcio, los cuales, al volver a su estado no excitado, emitían dos fotones en sentidos opuestos hacia unos detectores a 6´5 metros de distancia (o sea, a 13 metros el uno del otro). Se sabe experimentalmente que, por este procedimiento, se obtienen fotones con cualquier polarización, pero siempre la misma para ambos miembros del par. Los detectores, a grandes rasgos, estaban formados por un filtro polarizador y un detector de fotones, de modo que el detector de fontones solo detectara uno si este no era obstaculizado por el filtro. En realidad el sistema de detectores era algo más complejo, con el objetivo de poder cambiar el ángulo de polarización del filtro entre dos ángulos distintos en pocos nanosegundos (diez, concretamente). La medida de la polarización es un valor de SI/NO. El fotón pasa por el filtro o no lo hace. Los detectores, a su vez, estaban conectados a un aparato que anotaba las coincidencias, es decir, cada vez que ambos detectores indicaban un fotón simultaneamente. Dado que ambos fotones tienen la misma polarización, hacer una medida distinta en cada uno de ellos equivale a hacer dos medidas sobre el mismo fontón. (O, al menos, lo sería si los Físicos Clásicos tuvieran razón). De esta forma se pueden hacer tandas de pares medidas con distintos ejes para luego, estadísticamente, calcular si el resultado se encuentra o no dentro de los límites que impone la desigualdad de Bell. Y sin embargo, la física cuántica predice unos resultados que, para algunos ángulos de polarización, se salen de estos límites. Ya se habían hecho experimentos de este tipo (que yo sepa, en siete ocasiones), pero lo que hizo al de Aspect concluyente era que la elección del ángulo a medir se hacía MIENTRAS LOS FOTONES VIAJABAN (en los experimentos anteriores esa decisión se tomaba antes). De este modo no podía existir ninguna forma, por muy fantastica que pudiera ser, de que uno de los fotones "supiera" el ángulo en el que se estaba midiendo el otro (suponiendo que ninguna señal pueda transmitirse a una velocidad mayor que C). El experimento confirmó la opinión de los Mecano-Cuánticos. Quiero hacer notar un par de detalles: 1- Se hace la presunción de que medir distintos ángulos en cada miembro de un par es equivalente a medir dos ángulos en un solo fotón. Esto, que podría parecer "arriesgado", no lo es en realidad: Negarlo sería dar la razón a priori a los Mecano-Cuánticos. 2- Al no poder hacer las tres medidas a un solo fotón o par de ellos, hemos de generalizar, estadísticamente, los resultados de cada par de medidas de modo que, en principio, es teóricamente posible que se supere el límite de Bell solo "aparentemente". Pero si la población sobre la que se hace la estadística es lo suficientemente grande, el error tiende a cero rápidamente. En definitiva, hoy día se consideran los resultados de Aspect como concluyentes. (Pido disculpas a todos: El tamaño de este artículo es excesivo. Siento haberme extendido tanto, pero siempre he sido incapaz de resumir conceptos.)