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» » Creando luz desde el vacío

Los científicos de Chalmers han tenido éxito creando la luz desde el vacío, se trata de la observación de un efecto ya predicho por primera vez hace 40 años. En un experimento innovador, los científicos han conseguido capturar algunos de los fotones que constantemente aparecen y desaparecen en el vacío.


Los resultados pueden verse publicados en la revista Nature.

El experimento se basa en uno de los más contradictorios, y sin embargo, más importantes principios de la mecánica cuántica: que el vacío no está vacío. De hecho, el vacío está lleno de diversas partículas que están continuamente fluctuando dentro y fuera de la existencia. Aparecen, existen un breve momento, y luego desaparecen de nuevo. Dado que su existencia es tan efímera, usualmente se refieren a ellas como partículas virtuales.

El científico de Chalmers, Christopher Wilson, y sus colaboradores, han conseguido que los fotones pasen de su estado virtual a ser fotones reales, es decir, a luz mensurable. El físico Moore ya lo predijo allá por 1970, que esto debiera suceder si a los fotones virtuales se les permitiera rebotar en un espejo que se moviera a una velocidad casi tan alta como la velocidad de la luz. El fenómeno, conocido como el dinámico efecto Casimir, ha sido observado por primera vez en un brillante experimento llevado a cabo por los científicos Chalmers.

"Ya que no es posible obtener un espejo que se mueva lo suficientemente rápido, hemos desarrollado otro método con el fin de lograr el mismo efecto", explica Per Delsing, profesor de Física Experimental de Chalmers. "En lugar de variar la distancia física hacia un espejo, hemos variado la distancia eléctrica hacia un pequeño circuito que actúa como un espejo para las microondas".

El "espejo" consiste en un componente electrónico cuántico, conocido como SQUID ("Superconducting quantum interference device" [dispositivo superconductor por interferencia cuántica]), que es extremadamente sensible a los campos magnéticos. Al cambiar la dirección del campo magnético a varios miles de millones de veces por segundo, fueron capaces de crear un"espejo" que vibre a una velocidad de hasta un 25% la velocidad de la luz.

"El resultado fue que los fotones aparecieron en parejas desde el mismo vacío, y fueron medidos en forma de radiación de microondas", explicaba Per Delsing. "También pudimos demostrar que dicha radiación tenía, precisamente, las mismas propiedades que la teoría cuántica dice que debe tener, cuando los fotones aparecen en pares de esta manera."

Lo que sucede durante el experimento es que, el "espejo" transfiere parte de su energía cinética a los fotones virtuales, y eso les ayuda a materializarse. Según la mecánica cuántica, existen muy tipos de partículas virtuales distintas en el vacío, como se mencionó anteriormente. Göran Johansson, profesor asociado de Física Teórica, explica que, la razón por la cual los fotones aparecen en el experimento es que carecen de masa.

"Por lo tanto, se necesita una relativa poca energía para que despierten de su estado virtual. En principio, también podríamos crear otras partículas desde el vacío, como electrones o protones, pero eso requeriría mucha más energía".

Los científicos encuentran que estos fotones que aparecen en pares en el experimento, merecen un estudio con más detalle. Tal vez puedan ser de utilidad en el campo de investigación de la información cuántica, que incluye el desarrollo de ordenadores cuánticos.

Sin embargo, el valor principal del experimento es que aumenta nuestra comprensión de los conceptos físicos básicos, como las fluctuaciones del vacío (esa constante aparición y desaparición de partículas virtuales en el vacío). Se cree que las fluctuaciones del vacío pueden tener una conexión con la "energía oscura" que impulsa la expansión acelerada del universo. El descubrimiento de esta aceleración fue reconocida este año por la concesión del Premio Nobel de Física.

  • Referencia: ScienceDaily.com, 18 de noviembre de 2011
  • Fuente: Desde Materiales y Swedish Research Council.
  • Diario referencia: C. M. Wilson, G. Johansson, A. Pourkabirian, M. Simoen, J. R. Johansson, T. Duty, F. Nori, P. Delsing. Observation of the dynamical Casimir effect in a superconducting circuit. Nature, 2011; 479 (7373): 376 DOI: 10.1038/nature10561 .
  • Imagen: En los experimentos, los fotones virtuales rebotan en un "espejo" que vibra a una velocidad casi tan alta como la velocidad de la luz. El espejo redondo en la imagen es un símbolo, y por debajo está el componente cuántico electrónico (el SQUID), que actúa como un espejo. Esto hace que aparezcan fotones reales (por parejas) desde el vacío (Crédito: Philip Krantz, Chalmers).

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