Proponen la realización de un experimento cuántico en el que un virus se encuentre en una superposición de estados: en movimiento y parado.
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La Mecánica Cuántica es una rama de la Física, se encarga de describir fenómenos a una escala muy pequeña, por ejemplo acerca del mundo atómico o molecular. Cuando proporciona un valor físico, como el la longitud de onda emitida por la transición entre dos estados cuánticos atómicos, lo hace con un precisión sin igual. No hay teoría alternativa que lo haga.
La Mecánica Cuántica (MC) que se enseña en las universidades es postulacional. Es decir, a partir de una serie de postulados se desarrolla todo el corpus teórico posterior. Uno de esos postulados nos dice, por ejemplo, cómo evolucionan en el tiempo los estados cuánticos: según la ecuación de Schrödinger.
Otro de los postulados nos dice cómo colapsa la función de ondas al medir un estado cuántico. Dicho estado puede que incluso esté en lo que se llama una superposición de estados. Así por ejemplo, un electrón puede tener simultáneamente el spin up o down. Esto viene de la interpretación de Copenhague y en este momento hay que ser conscientes de lo raro que es este punto. Vamos a ver, un sistema cuántico puede ser dos cosas (o más) a la vez, pero cuando medidos, ¡zas!, el sistema elige ser una de ellas.
Incluso a Schrödinger, autor de la famosa ecuación que lleva su nombre que hemos mencionado antes y uno de los padres de la MC, esto le parecía paradójico. Propuso un experimento mental para poner de relieve esta paradoja.
Según él se podría asociar el estado cuántico “vivo” o “muerto” de un gato al estado de desintegración de un isótopo nuclear de tal modo que una vez montado el sistema habría una probabilidad del 50% de que el isótopo se haya desintegrado. Si el isótopo se desintegra entonces se libera cianuro que mata a un gato, y si no es así entonces el gato sobrevive. Todo el sistema es encerrado en una caja opaca de tal modo que durante ese tiempo nadie sabe lo que pasa dentro. Es decir, en teoría, nadie puede colapsar la función de ondas del sistema (el sistema es todo lo que hay en la caja). Por tanto, y desde el punto de vista de la interpretación de Copenhague estricta, durante un tiempo el gato está vivo y muerto a la vez y sólo cuando se abre la caja el observador colapsa la función de ondas del sistema y el gato está o bien vivo o bien muerto.
Con este experimento mental (nunca se propuso hacerlo de verdad) Schrödinger pretendía de algún modo ridiculizar la idea del papel especial que tiene el observador en esta interpretación de la MC.
Esta interpretación menosprecia el papel del gato como observador y pone al ser humano en los altares de la “consciencia cuántica”. No es la única interpretación posible. Además, se puede decir que para sistemas cuánticos complejos, como en este caso, se dan hechos irreversibles que rompen la coherencia cuántica mucho antes de que un observador humano decida medir. De hecho los experimentos cuánticos, incluso cuanto sólo se usan electrones o fotones, son muy difíciles de realizar, porque no se puede mantener la coherencia cuántica durante mucho tiempo.
Cuanto más grande es el sistema más difícil es de realizar un experimento de este tipo. Se han hecho con partículas subatómicas, con átomos o con moléculas, pero no con gatos. Hay una frontera entre ese mundo microscópico y nuestro mundo macroscópico que una vez cruzada impide que, por ejemplo, estemos durmiendo y trabajando a la vez. Sí, pero ¿dónde está esa frontera? ¿Dónde empieza el mundo clásico y acaba el mundo cuántico?
En teoría hay un mundo mesoscópico en el cual podríamos todavía realizar experimentos cuánticos de superposición, siempre y cuando tengamos mucho cuidado. La existencia de fenómenos cuánticos visibles a simple vista como la superfluidez o la superconducción nos dan esperanzas en ese sentido.
Ahora, un equipo de investigadores alemanes y españoles proponen la realización de un experimento de superposición de estados y colapso de función de ondas para un virus. Es decir, un experimento de virus de Schrödinger.
Para ello planean suspender a un solo virus en una cámara de vacío mediante el campo electromagnético creado por un láser. Entonces con otro láser se reduciría el movimiento térmico del virus hasta conseguir que no se moviera en absoluto. Esta técnica es la típica de superenfriamiento utilizada en las últimas décadas en los experimentos con iones. Como movimiento es igual a temperatura, en este punto se conseguiría que el virus estuviera cerca del cero absoluto de temperatura y, por tanto, en el estado de mínima energía (estado fundamental).
A partir de este punto viene lo interesante. Entonces los investigadores lanzarían un solo fotón de luz contra el virus para conseguir que este llegue a una superposición de dos estados. En un estado el virus estaría en movimiento y en otro estaría parado. Hasta el momento de la medición el virus existiría en este estado de superposición y una vez medido se movería o estaría quieto.
Sugieren que un virus apropiado para este cometido sería el virus de la gripe, un virus redondeado con un tamaño de unos 100 nanometros; o bien el virus del mosaico del tabaco. Éste último tiene forma de bastón con un grosor de 50 nanometros y una longitud de una micra. Obviamente no habría diferencia entre un experimento cuántico realizado con un virus y uno realizado con una partícula inorgánica del mismo tamaño.
Aunque es discutible si se puede considerar que un virus es una entidad viva, el mismo tipo de experimento se podría realizar para objetos cada vez más grandes, incluso se podría intentar con bacterias o incluso con tardígrados, que son capaces de sobrevivir a condiciones de vacío extremo.
Lo malo es que, de momento, estos investigadores están vendiendo la piel del gato antes de cazarlo.
Fuentes y referencias:
Artículo original. [1]