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  • 01/12/2014

Mecánica cuántica

El teorema de Bell cumple 50 años

El resultado permitió llevar al laboratorio el debate sobre la interpretación de la mecánica cuántica.

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John Bell (1928-1990) en 1982. [Imagen: CERN]

Según la mecánica cuántica, los valores numéricos que definen las propiedades de un objeto (como su posición, momento o espín) no se encuentran completamente determinados hasta que no se miden. Eso implica que la teoría no predice de manera única el resultado de un experimento, sino solo probabilidades: por ejemplo, «al hacer el experimento E y medir la cantidad A, los únicos resultados posibles son a1, a2 y a3, y la probabilidad de obtener cada uno es p1, p2 y p3».

Esa visión nunca satisfizo a físicos como Einstein, quien pensaba que la indeterminación cuántica se debía a que la teoría no proporcionaba una descripción completa del mundo físico. Así, al igual que ocurre al lanzar un dado, la teoría cuántica estaría ignorando toda una serie de «variables ocultas» cuyo conocimiento sí permitiría, al menos en principio, predecir con total certeza el resultado de un experimento (en el ejemplo del dado, se trataría de variables como la orientación inicial del objeto, la viscosidad del aire, el rozamiento de la mesa, etcétera). En un debate que duró años, otros fundadores de la mecánica cuántica, como Niels Bohr, defendieron que ese carácter probabilista no era un fallo de la teoría, sino la única descripción correcta que podía darse del mundo físico.

Aquel famoso debate abandonó el terreno de la especulación filosófica para convertirse en una cuestión empírica gracias a un resultado obtenido hace ahora 50 años. En noviembre de 1964, John Stewart Bell, por entonces investigador del CERN, envió un artículo a la ya desparecida revista Physics en el que proponía un experimento para poner a prueba las teorías de variables ocultas. Su trabajo planteaba un montaje experimental con dos partículas entrelazadas y demostraba que, bajo ciertas condiciones, las predicciones de la mecánica cuántica eran incompatibles con de las de cualquier otra teoría basada en variables ocultas locales (es decir, cuyos efectos no pudiesen propagarse de manera instantánea entre puntos distantes del espacio). Gracias a ese resultado, hoy conocdido como «teorema de Bell» o «desigualdades de Bell», la batalla intelectual sobre la interpretación de la mecánica cuántica podía por fin trasladarse a un laboratorio.

A finales de los años setenta y principios de los ochenta, John Clauser, Alain Aspect y otros investigadores lograron llevar a la práctica una versión del montaje propuesto originalmente por Bell. Sus resultados, verificados desde entonces por miles de experimentos cada vez más refinados, confirmaron las predicciones de la mecánica cuántica y desterraron la posibilidad de obtener las mismas predicciones mediante teorías de variables ocultas. 

Más información en CERN. El artículo original de John S. Bell puede descargarse aquí (vía CERN).

—IyC

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