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Quantum Optomechanics for Fundamental Experiments in Space

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El gato de Schrodinger en el espacio

Un nuevo y excitante proyecto financiado con fondos europeos estudió el conflicto entre la mecánica cuántica y la teoría general de la relatividad de Einstein. Sus responsables están listos ahora para lanzar su protocolo al espacio con la esperanza de presenciar la transición a escala macroscópica de la física clásica a la física cuántica.

Cambio climático y medio ambiente

El proyecto «Quantum optomechanics for fundamental experiments in space» (QOFES) investigó el régimen entre el mundo clásico y el mundo cuántico aprovechando el entorno de microgravedad del espacio. Las famosas leyes de Newton del movimiento, el fundamento de la mecánica clásica, son completamente deterministas y se basan en el estudio de objetos macroscópicos. Conociendo la posición y la velocidad de una partícula en un momento dado, se pueden calcular todas las posiciones pasadas y futuras. Un par de siglos más tarde, la ecuación de onda de Schrödinger para la materia explicó las observaciones relativas a la naturaleza dual partícula-onda de la luz y la materia. Esta ecuación describe la trayectoria de una partícula como una densidad de probabilidad y constituye la base de la mecánica cuántica. La mecánica cuántica y la teoría general de la relatividad de Einstein se contradicen cuando se trata del concepto de superposición de la primera. La mecánica cuántica dice que un objeto puede estar en dos estados al mismo tiempo, pero la relatividad dice que un objeto se ve obligado a adoptar un estado u otro. La teoría cuántica se ha probado con profusión y confirmado con gran precisión en la escala más pequeña con fotones, donde la gravedad no es despreciable. Pero es necesario demostrarla con objetos de masas mayores para poder considerarla cierta en general. El proyecto QOFES se propuso conseguirlo. Los científicos del proyecto desarrollaron un protocolo, la propuesta MAQRO, para probar la superposición cuántica en el espacio. El protocolo utiliza nanoesferas que levitan en potenciales de captura óptica y el entorno de microgravedad del espacio. El experimento permite realizar pruebas con objetos a una escala de masas mayores. También elimina el confinamiento de soporte mecánico del objeto y proporciona un entorno en el que la gravedad no es despreciable. La propuesta, en combinación con las investigaciones teóricas de viabilidad, la definición de los requisitos técnicos y los resultados de los primeros experimentos de prueba del principio, ha dado lugar a seis publicaciones hasta la fecha y ha despertado interés público generalizado. Más recientemente, se formó un consorcio internacional relativo a MAQRO para preparar la propuesta MAQRO oficial con el propósito de obtener financiación del programa Cosmic Vision (visión cósmica) de la Agencia Espacial Europea. QOFES allanó el camino para lo que podrían ser algunos de los experimentos más importantes de la física. También se consolidó el protagonismo de Europa en experimentos espaciales que revelarán la naturaleza física fundamental del universo.

Palabras clave

El gato de Schrödinger, espacio, mecánica cuántica, teoría general de la relatividad, optomecánica cuántica, optomecánica, microgravedad, superposición, superposición cuántica, nanoesferas, física, experimentos espaciales

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