|
por Michael
J. Biercuk
16 Mayo 2011
del Sitio Web TheConversation
traducción de
Adela Kaufmann
Versión
original en ingles
|
El Dr. Biercuk realiza investigación experimental en
física quántica. Su investigación está financiada por la
Oficina de Investigación del Ejército de los Estados
Unidos, el Consejo de Investigación de Australia a
través del Centro de Excelencia para Sistemas Quánticos
de Ingeniería y la Facultad de Física y Facultad de
Ciencias de la Universidad de Sydney. |
Esto puede sorprenderte, pero puede haber literalmente miles, o
incluso decenas de miles de dispositivos y componentes que te rodean
en este momento, que funcionan debido a nuestra comprensión de la
física quántica.
Antes de preguntar, no incluye el detergente para lavavajillas.
La Física Quántica es
una rama de la ciencia que genera enormes cantidades de interés,
asombro y, la mayoría de las veces, desconcierto.
Pero antes de que podamos decirte cómo realmente te impacta,
necesitamos proporcionar un poco de antecedentes.
Bien,
dame la teoría
La Física Quántica se centra en explicar el comportamiento de
la materia y la luz a escalas muy pequeñas: átomos
individuales y fotones ("partículas" de luz).
El formalismo matemático de la mecánica quántica (distinguido del
término más amplio de física quántica) permite a los
científicos modelar la física siendo probada mediante experimentos.
No hay nada único en la física quántica: es una teoría científica
como cualquier otra, que cumple con los requisitos rigurosos del
método científico.
Pero ciertamente hay algunos aspectos extraños de la teoría.
La palabra "quántum" se define por el Oxford English Dictionary como
significando,
una cantidad, parte o porción...
Se aplicó a estudios pioneros de la naturaleza de la luz y la
materia, porque los experimentos sugirieron que una amplia variedad
de medidas venían con valores permitidos muy particulares, muy
contrarios a lo que generalmente observamos en el mundo que nos
rodea, o la intuición física estándar.
Se vuelve aún más extraño...
En física quántica nadie puede decirte mucho con certeza. Solo
pueden describir probabilidades de resultados de medición
(por ejemplo, dónde podría estar una partícula). Y la física
quántica describe la luz como una partícula
y una onda al
mismo tiempo...
¿Por qué la teoría es tan contra-intuitiva?
Bueno, desafortunadamente eso sigue siendo objeto de muchos
estudios, incluido el campo activo de investigación de fundaciones
quánticas, tratando de dilucidar lo que realmente está sucediendo.
A pesar de estas peculiaridades, la física quántica se ha convertido
en una de las teorías científicas más exitosas desarrolladas hasta
la fecha, lo que permite a los científicos explicar una variedad de
comportamientos en los sistemas, desde las estrellas hasta los
gases, desde los metales hasta la luz.
Lo más importante, la teoría tiene poder predictivo, un requisito
clave en la ciencia.
¿Qué
hay de todas esas aplicaciones quánticas?
Comencemos con la Tecnología de la Información, o TI...
Los transistores son los elementos fundamentales del hardware en los
microprocesadores: representan bits de información en la forma en
que conducen la electricidad (encendido = 1, apagado = 0).
Los transistores se fabrican a partir de materiales conocidos como semiconductores,
en los que los electrones portadores de carga solo pueden ocupar
ciertos niveles de energía discretos, según lo determinado por la
física quántica. A medida que se agregan más electrones, éstos forman "bandas" permitidas de una manera prescrita.
La "estructura de banda" de energía resultante, que puede
modificarse aplicando voltajes a los cables conectados al
dispositivo, da lugar al comportamiento de conmutación, a partir del
cual construimos elementos eléctricos fundamentales.
Sin la mecánica quántica no tendríamos conocimiento de los
semiconductores, no podríamos haber diseñado el transistor y, por lo
tanto, no tendríamos microprocesadores.
Se pueden decir cosas similares sobre otros dispositivos de
tecnología de la Información familiares en su oficina.
Los teléfonos móviles, por ejemplo, utilizan circuitos de alta
frecuencia que funcionan gracias a la misma física.
En Internet, el tiempo de la red se mantiene mediante relojes
atómicos que utilizan la descripción quántica de los átomos y las
interacciones de la materia ligera para producir un "tic"
extremadamente estable y repetible.
De hecho, casi todas las piezas de hardware de tecnología de la
información, desde microprocesadores en computadoras de escritorio y
servidores hasta moduladores opto-electrónicos y diodos láser
utilizados en comunicaciones de larga distancia para Internet, deben
su existencia a nuestra comprensión de la física quántica.
¿Algo fuera de la oficina?
En casa, si enciende su televisor de pantalla plana, es posible que
tenga lo que se conoce como una pantalla retro-iluminada por
LED. Esto utiliza una fuente de luz eficiente energéticamente,
conocida como diodo emisor de luz.
La física quántica de la estructura de banda de semiconductores y la
teoría de la radiación de Planck explican
cómo producir luz de varios colores a partir de estos dispositivos.
Tu sistema de entretenimiento en el hogar también puede tener un
reproductor de DVD que utiliza un láser de estado sólido, cuyo
desarrollo se basa en la teoría
quántica de la radiación de
Einstein y desarrollos posteriores y en emisión
estimulada.
O si tuviste una resonancia magnética por una lesión en la rodilla,
funcionó gracias a los desarrollos en resonancia magnética nuclear y
la teoría quántica del momento
angular de
"giro".
Podríamos seguir y seguir...
Para ser claros, estas no son tecnologías que pueden rastrearse
tortuosamente hasta la teoría quántica, son dispositivos y sistemas
que se desarrollaron explícitamente debido a nuestro conocimiento de
la física quántica.
Entonces, ahora ya sabes
Los verdaderos impactos cotidianos de la física quántica han sido
oscurecidos por mercaderes, que utilizan la palabra "quántica" sin
parar, para sugerir que sus productos son "de alta tecnología", en
aplicaciones tan diversas como el almacenamiento de datos y, sí, el
detergente para lavavajillas.
Del mismo modo, los grupos de la Nueva Era han cooptado "quántico" y
lo han usado para significar prácticamente cualquier idea
pseudo-religiosa absurda que deseen.
Todo esto son tonterías.
Pero ahora, si alguien intenta venderte algo porque es "quántico",
puedes separar la verdad del sinsentido.
Y si se pregunta por qué esta rama de la física es importante para
usted, solo mire a su alrededor y verá la respuesta en casi toda la
tecnología moderna.
| 
