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Un experimento realizado con tres rendijas descarta la existencia de patrones de interferencia de tercer orden, confirmándose la regla Born de la Mecánica Cuántica.

En 1926 el físico alemán Max Born postuló que la probabilidad de encontrar un objeto cuántico en un lugar determinado es proporcional al cuadrado de la función de ondas. Una consecuencia directa de esta regla es el patrón de interferencia que se observa en el experimento de la doble rendija. Según la regla de Born la interferencia se da por pares de posibilidades. Interferencias a un orden mayor quedan descartadas. Sin embargo, pese a lo sencillo que era comprobar este último punto, nadie hasta el momento se había molestado en hacer el correspondiente experimento.
En el experimento de tradicional de la doble rendija un cañón de electrones lanza electrones contra una doble rendija perforada sobre una lámina. Debido a la naturaleza ondulatoria de las partículas, predicha por la Mecánica Cuántica (MC), los electrones interfieren entre ellos hasta formar un patrón típico de interferencia sobre una pantalla.
Esta interferencia se da incluso si se lanzan los electrones uno a uno. Pero el patrón de interferencia desaparece si de algún modo se localizan los electrones sabiendo por la rendija por la que pasan, mostrando así su naturaleza de partícula y no de ondas. Se puede decir que los electrones observados se comportan como partículas. Este comportamiento es válido para cualquier partícula cuántica, como fotones o electrones.
Ahora, el grupo de investigadores de la Universidad de Innsbruck y de Waterloo liderado por Gregor Weihs ha confirmado la exactitud de la regla de Born con un experimento de triple rendija.
Weihs y sus colaboradores están investigando nuevas fuentes que puedan ser utilizadas para transmitir información cuántica. La meta de este grupo de investigadores en Waterloo (Canadá) es integrar experimentos de entrelazamiento cuántico en chips de semiconductores.
El grupo de Weih pensó que una manera de explorar la reconciliación entre la MC y la Relatividad General podría ser estudiando la regla de Born. Según esta regla la interferencia se da sólo entre dos caminos (como en el experimento de la doble rendija). Han desarrollado un experimento con una fuente de fotón único que ha servido para comprobar la regla de Born.
Los fotones, uno a uno, fueron enviados a un ritmo de 40.000 por segundo hacia una lámina metálica perforada combinada con una máscara que proporcionaba diversas combinaciones de tres rendijas micrométricas. A partir de las medidas se pudo reconstruir el patrón de interferencia. Estos datos fueron utilizados luego para compararlos con las predicciones de la regla de Born. Aunque el experimento en sí es bastante “sencillo” nadie lo había realizado con anterioridad.
En el experimento de la doble rendija la intensidad en cada punto del patrón de interferencias se calcula elevando al cuadrado la suma las funciones de ondas que “pasan” a través de cada rendija. En el caso de tres rendijas el cálculo con la regla de Born produce tres términos que describen la interferencia entre ondas viajando a través de tres posibles pares de rendijas. No hay un “tercer orden” en el que estén relacionadas funciones de onda pasando por tres rendijas.
Después de dos años de trabajo depurando errores han obtenido unos resultados con los se puede descartar interferencias de tercer orden hasta un cierto nivel de precisión. No había caminos de interferencias a tres, como era de esperar.
Su próximo paso es mejorar la precisión de este experimento. La confirmación de la existencia de interferencias de tercer orden habría tenido un impacto tremendo en Física Teórica y habría sacudido los cimientos de la Mecánica Cuántica (MC). Según estos investigadores la violación de la regla de Born hubiera significado que la ecuación de Schrödinger tendría que modificarse.
Aunque el resultado puede ser una mala noticia para aquellos que quieren explorar nuevas vías en Física Teórica, el resultado tiene implicaciones profundas. Sugiere que la MC es una buena descripción del mundo físico.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.