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    El experimento para probar la gravedad cuántica se ha vuelto un poco menos complicado

    En el experimento propuesto, dos diamantes se colocan cada uno en superposición y se estudian en caída libre. Aparte de la gravedad, el efecto Casimir también los une, causando ruido en el experimento. Una placa de cobre delgada puede proteger este efecto, reduciendo el ruido y haciendo el experimento más manejable. Crédito:A. Mazumdar, Universidad de Groningen

    ¿Es la gravedad un fenómeno cuántico? Esa ha sido una de las grandes cuestiones pendientes en física durante décadas. Junto con colegas del Reino Unido, Anupam Mazumdar, un físico de la Universidad de Groningen, propuso un experimento que podría resolver el problema. Sin embargo, requiere estudiar dos sistemas cuánticos entrelazados muy grandes en caída libre. En un nuevo periódico que tiene a un estudiante de tercer año de licenciatura como primer autor, Mazumdar presenta una forma de reducir el ruido de fondo para que este experimento sea más manejable.

    Tres de las cuatro fuerzas fundamentales de la física se pueden describir en términos de teoría cuántica. Este no es el caso de la cuarta fuerza (gravedad), que es descrito por la teoría de la relatividad general de Einstein. El experimento que Mazumdar y sus colegas diseñaron previamente podría probar o refutar la naturaleza cuántica de la gravedad.

    Superposición

    Una consecuencia bien conocida de la teoría cuántica es el fenómeno llamado superposición cuántica:en ciertas situaciones, los estados cuánticos pueden tener dos valores diferentes al mismo tiempo. Tome un electrón que se irradia con luz láser. La teoría cuántica dice que puede absorber o no absorber la energía fotónica de la luz. Absorber la energía alteraría el giro del electrón, un momento magnético que puede ser hacia arriba o hacia abajo. El resultado de la superposición cuántica es que el giro es tanto hacia arriba como hacia abajo.

    Estos efectos cuánticos tienen lugar en objetos diminutos, como los electrones. Al apuntar a un electrón en un diamante en miniatura especialmente construido, es posible crear superposición en un objeto mucho más grande. El diamante es lo suficientemente pequeño como para sostener esta superposición, pero también lo suficientemente grande como para sentir la fuerza de la gravedad. Esta característica es la que explota el experimento:colocar dos de estos diamantes uno al lado del otro en caída libre y, por lo tanto, anulando la gravedad externa. Esto significa que solo interactúan a través de la gravedad entre ellos.

    Desafiante

    Y ahí es donde entra en juego otro fenómeno cuántico. El entrelazamiento cuántico significa que cuando se generan dos o más partículas en las proximidades, sus estados cuánticos están vinculados. En el caso de los diamantes, si uno está girando, el otro, El diamante enredado debe girar hacia abajo. Entonces, el experimento está diseñado para determinar si el entrelazamiento cuántico ocurre en el par durante la caída libre, cuando la fuerza de la gravedad entre los diamantes es la única forma en que interactúan.

    "Sin embargo, este experimento es muy desafiante, "explica Mazumdar. Cuando dos objetos están muy juntos, otro posible mecanismo de interacción está presente, el efecto Casimir. En un aspirador, dos objetos pueden atraerse entre sí a través de este efecto. "El tamaño del efecto es relativamente grande y para superar el ruido que crea, tendríamos que usar diamantes relativamente grandes ". Desde el principio, estaba claro que este ruido debería reducirse para que el experimento fuera más manejable. Por lo tanto, Mazumdar quería saber si era posible protegerse contra el efecto Casimir.

    Cierre de emergencia

    Le entregó el problema a Thomas van de Kamp, un estudiante de tercer año de licenciatura en Física. "Vino a verme porque estaba interesado en la gravedad cuántica y quería hacer un proyecto de investigación para su tesis de licenciatura, "dice Mazumdar. Durante el cierre de primavera, cuando se suspendieron la mayoría de las clases normales, Van de Kamp comenzó a trabajar en el problema. "En muy poco tiempo, presentó su solución, que se describe en nuestro artículo ".

    Esta solución se basa en colocar una placa conductora de cobre, alrededor de un milímetro de espesor, entre los dos diamantes. La placa protege el potencial de Casimir entre ellos. Sin el plato, este potencial acercaría los diamantes entre sí. Pero con el plato los diamantes ya no se atraen entre sí, sino al plato entre ellos. Mazumdar:"Esto elimina la interacción entre los diamantes a través del efecto Casimir, y por lo tanto elimina mucho ruido del experimento ".

    Notable

    Los cálculos realizados por Van de Kamp muestran que las masas de los dos diamantes se pueden reducir en dos órdenes de magnitud. "Puede parecer un pequeño paso, pero hace que el experimento sea menos exigente ". Además, otros parámetros, como el nivel de vacío necesario durante el experimento, también se vuelven menos exigentes debido al blindaje del efecto Casimir. Mazumdar dice que una actualización adicional sobre el experimento, que también incluye una contribución del estudiante de licenciatura Thomas van de Kamp, probablemente aparecerá en un futuro próximo. "Entonces, su proyecto de seis meses le ha traído la coautoría en dos artículos, una hazaña bastante notable ".


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