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Describiendo coherentemente la transición entre la física clásica y la cuántica

La transición entre el comportamiento clásico y cuántico es poco conocida y difícil de estudiar experimentalmente. Un equipo de científicos desarrolló un sistema diseñado para hacer frente a algunas de las cuestiones pendientes más importantes de la física moderna.
Describiendo coherentemente la transición entre la física clásica y la cuántica
La física clásica describe el movimiento de partículas y cuerpos de acuerdo con leyes completamente deterministas. Conociendo las posiciones y velocidades de un sistema, los científicos pueden calcular la trayectoria de todas sus partículas, incluyendo todas las posiciones y velocidades pasadas y futuras. La física cuántica, que trata con entidades cuantizadas, describe el movimiento tanto en términos de partículas y de ondas, proporcionando probabilidades más que certezas del estado de un sistema de partículas.

La transición del comportamiento cuántico al clásico está intrínsecamente relacionada con el acoplamiento del sistema cuántico con el entorno como, por ejemplo, al hacer una medición. Es imposible disociar un objeto que se observa del instrumento de observación, esto es, la propiedad a medir depende de la medida en sí. Esta interacción puede dar lugar a la disipación de la energía y a decoherencia (interacciones espontáneas entre el sistema y el entorno que causan la supresión de interferencias) a través de un intercambio de energía o partículas. Sin embargo, la comprensión completa del proceso de transición sigue siendo una de las cuestiones pendientes más importantes de la física moderna.

Los científicos pretendían estudiar este fenómeno de forma controlada, utilizando un condensado de Bose-Einstein (BEC) a través del proyecto «Dissipation in quantum gases» (DIBEC), financiado por la Unión Europea. Un BEC es un estado único de la materia en el que átomos o partículas subatómicas aislados y enfriados hasta cerca del cero absoluto se unen en una sola entidad cuántica en la que los efectos cuánticos pueden ser observados a escala macroscópica, es decir, se trata de un objeto cuántico macroscópico. Los átomos se excitan enfocando un haz de electrones en un BEC atrapado, causando decoherencia y el escape de los iones producidos por la ionización por impacto electrónico. La medición del número de electrones enviados al BEC por unidad de tiempo (corriente) proporciona un indicador del potencial disipativo. De esta forma, el sistema permitió a los investigadores estudiar las variaciones en las propiedades cuánticas del BEC con el cambio en la intensidad de la disipación.

Se realizaron numerosos experimentos avanzados y pioneros, demostrándose la capacidad del sistema diseñado para abordar problemas fundamentales en la mecánica cuántica.

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