Detectan
un túnel invisible que puede ser atravesado por la materia.
Los
científicos lo llaman túnel cuántico. Un experimento produjo este
misterioso fenómeno y reveló cuánto tiempo dura.
A
simple vista todo lo que observamos parece tener una explicación en
nuestro sentido común. No obstante, en cada rincón del ambiente, en
cada milímetro de los objetos o cuerpos, suceden cosas ‘imposibles’
todo el tiempo. Se trata del mundo cuántico, donde interactúan las
partículas más pequeñas de la materia, tales como los átomos.
Uno
de los fenómenos más extraños que se producen a esta escala es el
movimiento de partículas a través de barreras aparentemente
impenetrables, como si atravesáramos una pared. Por ello, un equipo
de físicos de Canadá llevó a cabo un experimento para producir ese
túnel cuántico y descubrir cuánto tiempo dura el momento en que
una partícula ingresa en la barrera, atraviesa el túnel y sale por
el otro lado. El estudio fue publicado en Nature el pasado 22 de
Julio.
Idearon
un campo magnético que funcionase como barrera. Las partículas que
componen el átomo (como los protones, neutrones y electrones) tienen
propiedades magnéticas; cuando son sometidas a un campo magnético
externo, giran. Por ende, medir cuanto tiempo giran estas partículas
les permite saber cuanto tardaron los átomos en atravesar dicha
barrera.
Para
el experimento, los investigadores prepararon aproximadamente 8.000
átomos de rubidio y los enfriaron a una temperatura apenas por
encima del cero absoluto (-273 °C) para que no se dispersen del
grupo. Utilizaron un láser para crear la barrera magnética;
enfocaron el láser de tal manera que la barrera tenga un grosor de
1,3 micrómetros, o el grosor de 2.500 átomos de rubidio (si cada
una de esas partículas tuviera las dimensiones de una persona, esta
barrera tendría un grosor de cientos de metros). Con otro láser,
los científicos empujaron los átomos hacia la barrera, moviéndolos
aproximadamente 4 milímetros por segundo.
La
mayoría de los átomos de rubidio rebotaron en la barrera, como era
de esperar. Sin embargo, aproximadamente el 3 % de ellos cruzó un
túnel cuántico, penetraron la barrera y aparecieron en el otro
lado. De acuerdo con las mediciones de giro de las partículas
subatómicas, los intrépidos átomos tardaron alrededor de 0,6
milisegundos en atravesar la barrera.
El
equipo de físicos no se detendrá ahí, sino que planean mejoras en
sus instrumentos para conocer cómo se comportan los átomos mientras
atraviesan la barrera.
“Estamos
trabajando en una nueva medición en la que hacemos que la barrera
sea más gruesa y luego determinamos la cantidad de precesión (giro)
a diferentes profundidades. Será muy interesante ver si la velocidad
de los átomos es constante o no”, dijo el coautor del estudio
Aephraim Steinberg, científico del Instituto Canadiense de
Investigación Avanzada.
Si
bien el efecto de túnel cuántico forma la base para tecnologías
modernas como los chips electrónicos o microscopios de túnel de
escaneo, los científicos no pueden saber que sucede exactamente
mientras una partícula se somete a este proceso. Con las futuras
investigaciones nos acercamos un poco más a este secreto del mundo
cuántico.
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