Utilizamos cookies propias y de terceros para mejorar nuestros servicios y facilitarte el uso de la web mediante el análisis de tus preferencias de navegación. También compartimos la información sobre el tráfico por nuestra web a los medios sociales y de publicidad con los que colaboramos. Si continúas navegando, consideramos que aceptas nuestra Política de cookies .

30 de Marzo de 2015
Física cuántica

El gato de Schrödinger quiere viajar al espacio

Expertos de más de 30 instituciones de todo el mundo proponen investigar la transición entre el régimen cuántico y el clásico desde el espacio exterior.

Recreación artística del experimento LISA Pathfinder, de la ESA, escogido por los proponentes del proyecto MAQRO como modelo tecnológico a seguir para llevar la mecánica cuántica al espacio. [Crédito imagen: ESA]

La teoría que muchos calificarían como la más exitosa de la historia de la ciencia tiene muy poco que ver con la experiencia cotidiana. ¿Por qué la mecánica cuántica difiere tanto de la mecánica de Newton? ¿Hay algún límite físico de masa o tamaño a partir del cual la primera deje de ser válida? Si no ocurre así, ¿por qué los efectos cuánticos no se observan en objetos macroscópicos?

Para responder a tales cuestiones, hace tiempo que los físicos intentan llevar a cabo experimentos de interferencia y superposición cuánticas con objetos cada vez mayores. En 1999, en un trabajo hoy famoso, Markus Arndt y otros investigadores de la Universidad de Viena lograron observar un patrón de interferencia con moléculas del fullereno C60, formado por 60 átomos de carbono. Desde entonces, ese límite se ha ampliado a moléculas de unas 104 unidades de masa atómica (uma), formadas por unos mil átomos. Todo un récord para los estándares cuánticos, pero aún muy lejos del ámbito verdaderamente macroscópico.

La dificultad fundamental contra la que chocan tales experimentos reside en que, para observar los efectos cuánticos, el sistema objeto de estudio tiene que encontrarse perfectamente aislado del entorno. Ello exige temperaturas muy bajas, un vacío casi perfecto y, a partir de cierta masa, evitar los gradientes gravitacionales y las vibraciones a las que pueda estar sometido el montaje experimental.

Esas dificultades quizá podrían sortearse desde un entorno hasta ahora inexplorado para tales fines: el espacio exterior. Así lo creen los investigadores de la colaboración MAQRO, un consorcio formado por expertos de más de 30 instituciones de todo el mundo que hace poco presentó su propuesta ante la Agencia Espacial Europea (ESA). La memoria del proyecto apareció publicada hace unos días en el repositorio de artículos científicos arXiv. 

Según sus proponentes, las condiciones de alto vacío, bajas temperaturas y microgravedad típicas del espacio exterior permitirían aumentar varios órdenes de magnitud el límite con el que chocan los experimentos realizados en tierra firme. «MAQRO posibilitaría trabajar con partículas de entre 108 y 1011 uma, observables en principio a simple vista», asegura Rainer Kaltenbaek, investigador de la Universidad de Viena y líder del proyecto.
 

Una frontera difusa

Los expertos consideran que un proyecto como MAQRO permitiría poner a prueba algunos modelos alternativos a la mecánica cuántica estándar; en particular, aquellos que postulan un colapso objetivo de la función de onda cuando el sistema alcanza cierto umbral de masas. (Según la explicación tradicional, basada en la decoherencia, el llamado «colapso» de la función de onda solo tiene lugar de manera efectiva, no literal, y aparece debido a las interacciones del sistema cuántico con el entorno.) «Incluso un "resultado nulo" —un perfecto acuerdo con las predicciones de la teoría cuántica— supondría un tremendo avance, ya que descartaría toda una serie de modelos teóricos alternativos que, hoy por hoy, no pueden ponerse a prueba», explica Kaltenbaek.

Adán Cabello, experto en teoría cuántica de la Universidad de Sevilla y que no forma parte de la colaboración MAQRO, considera que un proyecto así sería viable. «Quizá pudiesen descartarse ciertos modelos que predicen que el "colapso" del estado cuántico es un efecto físico con realidad objetiva», señala el investigador. Para Mafalda Almeida, del Instituto de Ciencias Fotónicas de Castelldefels, la importancia teórica de un proyecto semejante está clara: «Permitiría abordar dos grandes cuestiones: el estudio de los modelos de decoherencia y la relación entre mecánica cuántica y gravedad», apunta. La investigadora valora, además, la calidad científica de los miembros del proyecto: «Son científicos de primera línea en el campo de la información cuántica, tanto teóricos como experimentales, por lo que cabe imaginar que técnicamente la propuesta sea asequible, por más que plantee todo tipo de desafíos».

Por el momento, sin embargo, los investigadores tendrán que esperar. El proyecto MAQRO no ha sido preseleccionado para el programa de la ESA Cosmic Vision 2015-2025, concebido para los grandes proyectos que la agencia considerará emprender durante la próxima década. Kaltenbaek asegura que la decisión era de esperar: «Para esta convocatoria, la ESA buscaba misiones de bajo riesgo y que pudiesen ponerse en marcha sin necesidad de un desarrollo excesivo. MAQRO no se ajustaba a ese perfil». Con todo, el investigador se muestra optimista de cara al futuro: «Hemos recibido el apoyo de las agencias espaciales de Austria, Francia, Alemania, Reino Unido y Suiza. Con unos años de margen para desarrollar algunos aspectos técnicos, creemos que MAQRO tendrá una oportunidad en la siguiente convocatoria de proyectos de la ESA».

Más información en la página web de la colaboración MAQRO. Una versión de la propuesta puede descargarse en el repositorio arXiv.

—IyC

Artículos relacionados

Los boletines de Investigación y Ciencia

Elige qué contenidos quieres recibir.