lunes, 19 de diciembre de 2011

Atravesar paredes, una predicción de los físicos

Es uno de los grandes mitos de la ciencia ficción, poder atravesar muros como un fantasma, claro que si alguna vez has intentado el experimento, sabrás con la seguridad que da un buen golpetazo que... no es posible. Sin embargo, las partículas subatómicas pueden realizar esta increíble hazaña a través de un extraño proceso llamado efecto túnel cuántico. Ahora, un equipo de físicos dice que podría ser posible observar ese fenómeno de tunelización con un objeto artificial de mayor tamaño, según publica Science Now. Obviamente, la propuesta se enfrenta a grandes desafíos.

De tener éxito, el experimento sería un impresionante avance para llevar la mecánica cuántica, que rige el comportamiento de moléculas o átomos, al mundo de los grandes objetos, aquellos que son visibles al ojo humano y que se comportan de forma diferente, de acuerdo a las leyes de la mecánica clásica. En 2010, los físicos dieron un paso clave en esta dirección dirigiendo un diminuto objeto hacia estados de movimiento que pueden describirse mediante la mecánica cuántica. El tunelado sería un logro aún mayor.

¿Cómo funciona este efecto túnel cuántico? Imagina que un electrón, por ejemplo, es una canica situada en uno de dos valles separados por una pequeña colina, que representa los efectos de un campo eléctrico. Para cruzar la colina de un valle al otro, la canica tiene que rodar con suficiente energía. Si tiene muy poca energía, en teoría, nunca podrá alcanzar la cima de la colina y cruzarla.

Sin embargo, partículas diminutas como los electrones pueden cruzarla incluso si no tienen energía para escalar la colina. La física cuántica describe estas partículas como ondas extendidas de probabilidad, y resulta que hay una probabilidad de que una de ellas se “tunelice” a través de la colina y, como si se tratara de magia, se materialice repentinamente en el otro valle. Científicos e ingenieros han demostrado ampliamente el efecto túnel cuántico en semiconductores.

Aunque para cualquier persona no experta en física puede parecer algo asombroso, hasta aquí todo es normal. Pero por supuesto nadie ha visto nunca un objeto macroscópico atravesar de un obstáculo. Sin embargo, Mika Sillanpää y sus colegas de la Universidad Aalto en Finlandia creen que podría ser posible utilizando un minúsculo aparato que recuerda a un trampolín. Los investigadores crearían el trampolín enano a partir de grafeno. Suspenderían la membrana sobre una placa de metal. Cuando los aplicasen un voltaje eléctrico, la membrana tendría dos posiciones estables: una en la que se inclina ligeramente en el medio, y otra en la se que curva lo suficiente para entrar en contacto con la placa de debajo.

Por debajo del cero absoluto

En el diseño del equipo finlandés, las fuerzas eléctricas y mecánicas sobre la membrana crean una barrera de energía entre estas dos posiciones. Si los investigadores pudiesen rebajar la energía de la membrana enfriándola a una temperatura menor de una milésima de grado sobre el cero absoluto, la única forma que tendría para pasar entre las dos posiciones es el túnel cuántico. Sillanpää dice que para lograr unas temperaturas tan bajas como las requeridas se necesitarían varios años, pero el equipo está avanzando con un experimento.

El túnel cuántico en un sistema mecánico es “el tipo de santo grial que la gente busca ahora mismo”, dice el físico Walter Lawrence del Dartmouth College, pero el experimento probablemente será difícil. Eso sí, los cálculos de la mecánica cuántica demuestran que para cosas tan grandes como una persona, la probabilidad de atravesar un muro es tan pequeña que podrías esperar hasta el final del universo y muy probablemente no te verías al otro lado.