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| John Stewart Bell |
El debate sobre si la física de partículas debe apoyarse en la mecánica cuántica (con consecuencias extrañas, como la superposición de estados y el colapso cuántico) o en alguna teoría aún desconocida del tipo de la física clásica que elimine la necesidad de esos fenómenos, viene durando desde que Bohr y Einstein comenzaron a debatir sobre esto hace casi un siglo.
La cuestión parecía haberse decidido cuando John Steward Bell formuló en 1964 la famosa desigualdad de Bell, a la que dediqué otro artículo. Pero hay quien continúa planteando la cuestión, de modo que se siguen buscando otros medios para distinguir entre ambos tipos de teorías. Uno de esos medios es la desigualdad de Leggett-Garg (LGI por las siglas en inglés), a la que voy a dedicar este artículo, que se basa en una publicación de Physics World del 12 de agosto de 2024.
La
diferencia entre ambas desigualdades consiste en que la de Bell afecta a dos
partículas con estados entrelazados, mientras que la LGI se aplica a un solo
objeto, y al principio no hay entrelazamiento. El objeto en cuestión (por
ejemplo, un neutrón) pasa por tres situaciones diferentes (1, 2 y 3), en las
que puede medirse su estado. A continuación, se repite el experimento muchas
veces y se obtiene el valor de la correlación entre los resultados obtenidos en
las tres situaciones. Dichas correlaciones relacionan la situación 2 con la 1
(C21), la 3 con la 2 (C32), y la 3 con la 1 (C31).
Entonces se calcula el siguiente valor:
K=C21+C32-C31
Leggett y
Garg demostraron que, si alguna forma de física clásica fuese aplicable al
objeto en cuestión, K tiene que ser menor que 1. En cambio, si el objeto
obedece las leyes cuánticas, el valor de K tiene que ser mayor que 1.
- El haz, antes de llegar a la placa de cristal.
- Los dos haces, después de pasar por la placa
de cristal, pero antes de llegar a la de silicio.
- El haz, reconstruido, más allá de la placa de
silicio.
El equipo
de Viena realizó diversas medidas sobre las tres situaciones del haz de
neutrones y combinó los valores obtenidos para calcular las correlaciones
señaladas más arriba. El valor de K resultó ser:
K=1,120±0,026
Este
valor es mayor que 1 en todo el intervalo, lo que demuestra que el
comportamiento del haz de neutrones no se puede explicar con ninguna teoría
clásica, actual o futura. Uno de los investigadores (Stephan Sponar) lo explica
con las siguientes palabras:
Cuando el neutrón
está dentro del interferómetro (es decir, cuando el haz de neutrones ha sido dividido) en ningún momento se puede decir que [el neutrón] está
sólo en uno de los dos haces; siempre está en los dos a la vez.
O sea, se
encuentra en una superposición de estados, como predice la mecánica cuántica.
Pero me
temo que siempre quedarán físicos que se empeñen, como Einstein, en que hay que
sustituir la mecánica cuántica por una teoría clásica, a pesar de que todos los
intentos para derribarla han fracasado estrepitosamente.
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Comentario enviado por Fernando Sols Lucia:
ResponderEliminarMuchas gracias por el artículo. Efectivamente, la MQ sigue prevaleciendo frente a nuestra intuición clásica en todos las pruebas experimentales a las que sido sometida, y los argumentos para cuestionarla son cada vez más exóticos.
Me alegra especialmente que hagas referencia a la desigualdad de Leggett-Garg, que es cualitativamente distinta de la de Bell. Como quizás te he comentado en alguna ocasión, Tony Leggett fue mi jefe en EEUU. Le dieron el premio Nobel de Física (por la teoría de la superfluidez del He-3) en 2003. Aunque formalmente jubilado, a sus 86 años todavía mantiene una actividad intelectual considerable.
Considero un privilegio haber podido hablar con él sobre muchos temas fundamentales y todavía poder intercambiar mensajes con él de vez en cuando. Te adjunto un enlace al texto de la laudatio que redacté cuando le hicimos doctor honoris causa por la Complutense en 2011 (hay unas cuantas anécdotas interesantes, entre ellas la de su paso por los jesuitas). Enlace