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| Fotón capaz de atravesar algo sin entrar ni salir de él |
Fuente: Agencias
Tel Aviv,17/12/2013(El Pueblo en Línea)- Una variación del experimento de la doble rendija, creado hace más de 200 años por el británico Thomas Young para demostrar la naturaleza ondulatoria de la luz, ha servido a un equipo de investigadores de la Universidad de Tel Aviv (Israel) para desvelar un comportamiento de los fotones que resulta insólito incluso desde los estándares de la mecánica cuántica.
El experimento de Young consistió en hacer pasar la luz a través de dos pequeñas ranuras paralelas. En esta situación la onda luminosa se difracta en dos, que después vuelven a recombinarse para proyectar en una pantalla un patrón de bandas oscuras y claras, según los picos de ambas ondas se sumen o se contrarresten. La idea de Young, que en su momento sirvió para demostrar que la luz se comporta como una onda, se aplica hoy en aparatos llamados interferómetros.
Estos dispositivos ponen de manifiesto una conocida propiedad cuántica, el doble comportamiento de la luz como onda y como partícula. Dado que esta última no puede dividirse, un solo fotón aislado debe pasar a través de uno de los dos brazos del aparato. Pero si intentamos saber cuál, obligamos a la luz a comportarse como una partícula, lo que hace colapsar la función de onda, destruyendo la interferencia y por tanto el patrón de bandas. Esta es una aplicación del Principio de Incertidumbre de Heisenberg: el observador modifica el sistema por el mero hecho de observarlo.
Los interferómetros actuales emplean otros métodos distintos a la doble rendija para difractar la onda luminosa. El interferómetro de Mach-Zehnder divide el haz de luz en dos perpendiculares empleando un semiespejo, una superficie cubierta con una fina capa de aluminio que refleja la mitad de la luz y deja pasar el resto. Este dispositivo se utiliza para determinar los cambios de fase, es decir, el desplazamiento de los picos de la onda cuando por ejemplo la luz atraviesa una muestra, ya que la intensidad medida por el detector depende de las fases en que se encuentran las ondas recombinadas.
El equipo de científicos, dirigido por el físico de origen ruso Lev Vaidman, construyó un sistema compuesto por dos interferómetros Mach-Zehnder anidados uno dentro de otro, de manera que una de las ondas resultantes de la primera división es a su vez difractada en dos. Así, un fotón tiene tres posibles caminos para llegar hasta el detector. El objetivo es determinar qué trayecto recorre al menos alguno de los fotones que llegan al detector, sin perturbar el sistema. Esta idea, denominada medición débil, es coherente con el Principio de Incertidumbre porque no se mide el camino de ningún fotón específico.
Con el fin de conocer la trayectoria seguida por los fotones, los científicos establecieron un sistema para dejar en ellos una especie de firma que revelaba qué espejos del aparato tocaba la partícula. Para ello, se hizo vibrar cada uno de los espejos a una frecuencia diferente, lo que permitió reconstruir el camino del fotón según la modificación inducida por cada espejo en la fase de las ondas. Por último, los investigadores ajustaron el interferómetro interior de manera que las dos ondas producidas en él se anularan al recombinarse, lo que ocurre cuando los picos de una se corresponden con valles iguales en la otra y viceversa. Esta interferencia destructiva no dejaría escapar la luz del aparato interno, por lo que al detector solo debía llegar la luz que discurría únicamente por el interferómetro externo.
Lo que Vaidman y sus colaboradores descubrieron es que el detector registraba, en efecto, la oscilación del espejo del interferómetro externo, pero también, sorprendentemente, las frecuencias de los espejos situados dentro del aparato interior, y en cambio no así las de los espejos situados a la entrada y a la salida de este. En otras palabras: la luz había pasado por el interferómetro interno, pero sin entrar ni salir de él.
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