Premio Nobel de Física 2012 - Descubriendo la Física
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Premio Nobel de Física 2012

De Descubriendo la Física

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Control de partículas en el mundo cuántico


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Serge Haroche (izquierda), de nacionalidad francesa, y David Wineland (derecha), de EE.UU., han sido galardonados con la máxima distinción en física, el Premio Nobel, por sus innovadores métodos que permiten atrapar, medir y manipular partículas individuales, como los fotones, pero conservando su naturaleza cuántica.

Serge Haroche, es investigador del Colegio de Francia y de la Escuela Normal Superior en París y David J. Wineland, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y de la Universidad de Colorado. Estos investigadores y sus equipos, trabajando en forma independiente, han abierto la puerta a una nueva era en el campo de la experimentación con sistemas cuánticos individuales, logrando medir y controlar estados cuánticos muy frágiles que antes se consideraban inaccesibles a la observación directa.

Las partículas individuales de luz o materia son gobernadas por las leyes de la mecánica cuántica, pero no pueden aislarse fácilmente de su entorno y pierden fácilmente sus propiedades cuánticas en cuanto interactuan con el mundo exterior. Así muchos fenómenos predichos por la mecánica cuántica no podían ser observados directamente y se los denominaba experimentos mentales. Estos fueron los experimentos que Haroche y Wineland pudieron recrear en sus laboratorios y que han marcado un hito en la comprensión del mundo microscópico.
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Ambos científicos estudian aspectos fundamentales de la interacción de la luz y la materia, en el campo de la óptica cuántica, pero empleando métodos diferentes. Ambos consiguieron lo que parecía un imposible, aislar un átomo, un ion, un foton, de forma tal que no interactue con nada.

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Serge Haroche y su equipo consiguieron atrapar fotones entre dos espejos y envíar átomos que absorben estos fotones y que luego los reemiten generando también una superposición de estados. Luego estudiaron la presistencia de esta superposición a medida que transcurre el tiempo y como afecta su duración, es decir que tan rápido desaparece, cuando aumenta el número de fotones que intervienen en el experimento.


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Los métodos desarrollados por Haroche y sus colaboradores permitieron dar los primeros pasos hacia la construcción de un nuevo tipo de computadora ultra rápida basada en la física cuántica. El objetivo es lograr desarrollar un tipo de procesador completamente nuevo, basado en la mecánica cuántica y que sería mucho más rápido que las actuales computadoras para realizar determinados tipos de operaciones. El comité Nobel. destacó que: -Tal vez la computadora cuántica cambie nuestra vida cotidiana en el transcurso del siglo de modo tan radical como lo hizo la computadora clásica en el siglo pasado-.

Wineland y su equipo consiguieron atrapar un átomo cargado eléctricamente, un ión (o varios), aislándolo de todo lo que lo rodea y controlándolo por medio de la luz de un laser, es decir con fotones, logrando de acuerdo a las leyes de la física cuántica crear una superposición de estados. Wineland y su equipo lograron desarrollar un reloj que abrió el camino hacia la construcción de relojes extremadamente precisos, con una precisión mas de cien veces mayor que la que poseen los actuales relojes de Cesio, tanto que podrían convertirse en el futuro en una nueva base estándar para medir el tiempo. Según señala la Fundación Nobel, si el reloj desarrollado por Wineland y su equipo, hubiera empezado a marcar el tiempo al principio del universo, cuando ocurrió el Big Bang, hace casi 14.000 millones de años, ese reloj óptico solo se habría desviado cinco segundos.


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