Inicio Volumen 11 Número 64 Transición cuántico-clásica: de la teoría al experimento

Transición cuántico-clásica: de la teoría al experimento

El cuarenta por ciento de las exportaciones actuales de los Estados Unidos utiliza algún elemento desarrollado a partir del conocimiento provisto por la mecánica cuántica. Esta, sin embargo, dista de ser intuitiva y lo que es más, recién en los últimos años los científicos han comenzado a entender cómo se produce la transición entre el mundo atómico, donde la mecánica cuántica rige, y el mundo macroscópico, que obedece a las leyes de la mecánica clásica.

La mecánica cuántica constituye una de las teorías más exitosas de la física. Pero, ¿cuándo acaba el reino de aplicación de la mecánica cuántica y comienza el de la más familiar e intuitiva mecánica clásica? Los científicos han encontrado un proceso que permite explicar la transición y lo han bautizado con el nombre de pérdida de coherencia. En este artículo discutimos distintos aspectos de la transición cuántico-clásica y los experimentos más recientes dedicados a entender los secretos mejor guardados de la física cuántica.

Durante mucho tiempo en su historia, la física utilizó a la mecánica clásica para describir desde el movimiento de los planetas hasta el funcionamiento de las máquinas. Los objetos físicos, en mecánica clásica, se describen por medio de dos variables: la posición y la velocidad instantánea. Las mismas leyes de Newton que gobiernan el cambio en el tiempo de estas coordenadas son las que permiten predecir la evolución temporal del objeto a partir de sus condiciones iniciales. De esta forma, la trayectoria de un planeta o la de un satélite, las vibraciones de una cuerda de guitarra o el movimiento de la atmósfera alrededor de la Tierra son fenómenos que se describen correctamente usando la mecánica clásica. Esta, sin embargo, es incapaz de calcular los niveles de energía de un átomo o de una molécula ni puede tampoco, entre otras cosas, explicar el comportamiento de los electrones de un sólido semiconductor como los que utilizamos en nuestros actuales aparatos electrónicos. Justamente, cuando fueron necesarias nuevas leyes para describir el comportamiento de átomos y partículas elementales, el reinado de la mecánica clásica comenzó a desestabilizarse y la mecánica cuántica comenzó a surgir.

La mecánica cuántica se impuso rápidamente debido a que mostró una gran capacidad de predicción, sobre todo a escala atómica. Sus logros tanto en física molecular como en física del estado sólido, física nuclear o la física de las más altas energías no dejaron de acrecentarse. Sin embargo, en muchos aspectos la teoría cuántica brinda una descripción de los fenómenos físicos que escapa a la intuición y conduce a predicciones que pueden ser consideradas paradójicas. Si bien una teoría debe satisfacer un cierto número de criterios rigurosos para ser considerada satisfactoria, ninguno de ellos requiere que deba ser intuitiva. Y, ciertamente, la mecánica cuántica no lo es.

Diego A. R. Dalvit

Diego A. R. Dalvit

T-6, Theoretical Division, Los Alamos National Laboratory, New Mexico, EE.UU.
Fernando C. Lombardo

Fernando C. Lombardo

Blackett Laboratory, Imperial College, Reino Unido
Ciencia Hoy
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