miércoles, 30 de julio de 2014


Separan un 'gato de Cheshire' cuántico de su 'sonrisa'

Científicos europeos consiguen aislar el momento magnético de un neutrón del neutrón mismo (Fuente: Universidad de Tecnología de Viena y el ILL de Grenoble)

Científicos europeos han conseguido separar un 'gato de Cheshire' cuántico de su 'sonrisa'; en este caso, un neutrón de una de sus propiedades, el momento magnético. El logro podría ayudar a medir con mayor precisión las propiedades cuánticas de las partículas.


Esta semana se publica en la revista Nature Communications la primera observación experimental de un gato de Cheshire cuántico, una idea propuesta el año pasado, basada en el conocido felino de Alicia en el país de las maravillas, que podía desaparecer dejando atrás su sonrisa.

Se trata de separar una partícula de una de sus propiedades, algo que los investigadores de la Universidad de Tecnología de Viena (Austria) han conseguido en el Instituto Laue-Langevin (ILL) de Grenoble (Francia). Su experimento muestra que el momento magnético de un neutrón se puede medir independientemente del propio neutrón.

La técnica utilizada se basa en el uso de la interferometría de neutrones, que permite dirigir a la partícula y su propiedad por caminos diferentes. Esto es imposible de observar en el mundo cotidiano, pero no en el cuántico. De hecho, la mecánica cuántica señala que las partículas pueden estar en diferentes estados a la vez mediante el fenómeno de la superposición.

Por ejemplo, si un haz de neutrones se divide en dos usando un cristal, los neutrones individuales no tienen que decidir cuál de los dos caminos tomar, ya que pueden recorrer ambos al mismo tiempo. Aunque en este caso, el objetivo era conseguir que los neutrones viajaran a lo largo de una ruta diferente a la de su momento magnético, una propiedad que describe la fuerza de acoplamiento de la partícula a un campo magnético externo. Este momento magnético del neutrón tiene una preferencia direccional, una propiedad llamada giro o espín.

En el interferómetro, el haz de neutrones se dividió en dos caminos con diferentes direcciones de espín. La trayectoria del haz superior tenía un giro paralelo a la dirección de vuelo de los neutrones, mientras que el giro del haz inferior apuntaba en la dirección opuesta. Con detectores y filtros se logró identificar su momento magnético de forma independiente.

Acoplamiento

"A lo largo de uno de los caminos, sólo una interacción con las propias partículas tiene efecto, mientras que la otra ruta solo es sensible al acoplamiento del espín magnético, así que el sistema se comporta como si las partículas se separan espacialmente de sus propiedades", explica Tobias Denkmayr, uno de los autores, en la información recogida por Sinc.

El éxito de este tipo de experimento cuántico implica efectuar las denominadas mediciones débiles en las propiedades de los neutrones. Estas no perturban el sistema y no son tan invasivas como las medidas convencionales, pero hay que registrar muchas para que los resultados sean significativos.

Respecto a las posibles aplicaciones de la técnica, la principal está relacionada con las mediciones de alta precisión en los sistemas cuánticos, que muy a menudo se ven afectados por alteraciones de todo tipo.

"Considera un sistema cuántico con dos propiedades. Quieres medir la primera de forma muy precisa, pero la segunda hace que el sistema sea propenso a perturbaciones. Ahora sabemos que las dos propiedades se pueden separar utilizando un gato de Cheshire cuántico, y posiblemente, la perturbación se pueda minimizar", ejemplifica Stephan Sponar, otro de los investigadores.

miércoles, 9 de julio de 2014


Para el físico Alan Guth la mejor explicación para la Realidad sería: “Un mundo de infinitos universos"

El creador de la teoría del universo inflacionario habla además en ICHEP2014 de los resultados del radiotelescopio BICEP2, que podrían probar su hipótesis. (Fuente: Joan Salas, Agencia EFE y Sinc)



Avanza ICHEP2014, la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías que estos días se celebra por primera vez en España (en Valencia).  Intervino Alan Harvey Guth, el creador de la teoría del universo inflacionario, para explicar su fe en el multiverso y en su propia hipótesis, a pesar de la actual incertidumbre sobre los resultados del radiotelescopio BICEP2 que el pasado marzo parecieron probarla, aunqué más tarde estos datos fueron sometidos a revisión.

En 1981, Alan Harvey Guth, físico y cosmólogo estadounidense investigador del MIT, elaboró la primera formulación de la teoría del universo inflacionario, que explica la expansión ultrarrápida del universo en los instantes iniciales tras el Big Bang y resuelve llamado problema del horizonte (la dificultad para los modelos cosmológicos de dar una explicación a la gran homogeneidad que el universo muestra a gran escala en la distribución de materia y radiación).

En su intervención, habló de dos temas principalmente. Por un lado, de los resultados del radiotelescopio BICEP2 en el Polo Sur. El pasado mes de marzo, este sistema parecía haber detectado la primera prueba directa de la inflación cósmica del Big Bang, la expansión inicial del universo, corroborando la teoría de Guth.

Sin embargo, más recientemente, se han revisado aquellos datos, y han surgido discrepancias sobre su interpretación. Algunos físicos ya ponen en duda su validez. Si estas dudas son verdad, “por desgracia, existen indicios de que esas primeras interpretaciones eran demasiado positivas”, ha declarado al respecto Guth a la plataforma Sinc.

A pesar de todo, el cosmólogo se mostró positivo: “Si se confirman estos resultados (del BICEP2), implicaría que la inflación es cierta; pero, si se descubre que eran erróneos, la teoría sigue siendo válida; lo malo es que habría que esperar a nuevos experimentos”.

La confirmación o lo contrario podría llegar en unos días: los físicos esperan ya datos del satélite Planck que podrían resultar claves al respecto. Guth reveló ayer que, de hecho, en pocos días, el equipo de Planck presentará un artículo en el que explicará los efectos del polvo cósmico sobre las medidas de BICEP2.

Esperando a nueva la particula "familia" de Higgs

Más allá de la importancia que pueda tener para los físicos y sus teorías, la confirmación de la teoría de la inflación resultaría clave porque “los primeros momentos de la inflación pueden dar lugar a extensiones del modelo estándar de las partículas elementales que respondan a cuestiones que este no resuelve”, explicaba también ayer Rolf-Dieter Heuer, el alemán que dirige el CERN, en la rueda de prensa compartida con Guth en ICHEP2014.

En esas “extensiones” se incluiría al inflatón, una partícula hipotética que sería la responsable de la inflación sufrida en el universo durante su etapa más temprana.

Según la teoría inflacionaria, el campo del inflatón habría establecido el mecanismo para conducir el período de rápida expansión existente desde 10-35 a 10-34 segundos después de la explosión inicial que formó el universo.

Juan Fuster, profesor del CSIC y copresidente de ICHEP2014, señaló en esa misma rueda de prensa la “familiaridad” que podría unir al bosón de Higgs y al inflatón. En declaraciones recogidas por EFE afirmó que “hay estudios que indican que el inflatón podría ser el bosón de Higgs”. Y que “puede no haber solo un Higgs”.

Para determinar este punto y conocer a fondo las –tal vez- múltiples personalidades del bosón más famoso habrá aún que esperar un tiempo. Los físicos señalan que este punto se analizará en la labor que desarrollará en adelante el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de Ginebra, el acelerador de partículas ubicado en el CERN, tras diversas fases de revisión sobre su funcionamiento.

Segundo tema: el multiverso

Alan Guth habló en su intervención de un segundo tema importante: la existencia de un multiverso. Señaló: “Creo que un mundo de infinitos universos, con infinitos ‘Big Bangs’, es la mejor explicación que tenemos para la realidad que observamos”, publica Sinc.

Diversos físicos (como Martin Rees, Andrei Linde o el Nobel Steven Weinberg) han defendido esta hipótesis, según la cual nuestro universo podría ser únicamente un islote aislado en el seno de un inmenso “multiverso”.

“Muchos modelos actuales, ya sean admitidos (como la relatividad general) o especulativos (como la teoría de cuerdas), conducen naturalmente a multiversos. Esos universos múltiples aparecen de hecho como consecuencia de teorías elaboradas para responder a cuestiones específicas de la física de partículas o de la gravitación”, escribía  Aurélien Barrau, físico del Laboratorio de Física Subatómica y de Cosmología de Grenoble.

En 2013, los científicos Laura Mersini-Houghton y Richard Holman afirmaron haber descubierto, a través del telescopio Planck, una posible evidencia de la existencia de otros universos más allá del nuestro. Pero esta afirmación ha creado controversia en la comunidad científica.

El término “multiverso” lleva de cualquier modo rondando la mente humana desde 1895, año en que fue acuñado por el psicólogo William James, que creía que el universo no es un sistema cerrado y acabado, sino inacabado y en tensión y enfrentamiento. Por ello es un multiverso en continua formación y el tiempo en realidad sería tan solo una apreciación más, en nuestro caso puramente biológica ligada al principio de entropía.

El ICHEP2014, por su parte, continuará hoy y mañana explorando la conexión entre la cosmología y la física de partículas. El evento ha congregado, desde el pasado dos de julio, a un millar de físicos en Valencia.