Empujar a las partículas cuánticas hacia adelante puede hacer que vayan hacia atrás

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El planeta de la mecánica cuántica sorprende continuamente a los físicos. Parece ser que todas las conclusiones lógicas y razonables no se aplican cuando nos adentramos al cosmos de partículas pequeñísimas que suponen ser los componentes de todo lo que existe.

Ahora los matemáticos han encontrado partículas cuánticas que se mueven en una dirección opuesta a la fuerza aplicada a ellas. A esto le han designado “backflow”, que podría expresarse en español como “contraflujo”.

Para todos es claro que si le pegamos a una pelota con el pie, ésta se moverá con la dirección que tenga la fuerza que se le ha aplicado. Básico en la mecánica clásica y además, una observación que es casi cotidiana. Pero en el planeta de la cuántica, las normas son extrañas y se ha encontrado que si se patea una pelota cuántica, esta podría ir hacia su pie y no en el sentido de la fuerza. Este es un raro efecto, no cabe duda.

Y pese a que es contra el sentido común y la intuición de la totalidad de nosotros, la idea de que las partículas pueden ir en contraflujo no es nuevo. A principios de este año los científicos crearon un fluido que exhibía las propiedades de “masa negativa”, lo que significa es que además tiene una “fuerza negativa” y entonces fluye hacia atrás. El contraflujo opera de forma similar, pese a que usa un origen distinto y hasta ahora, se creía que exclusivamente se podía aplicar a partículas cuánticas libres, aquellas que no tienen influencia con ninguna fuerza.

Físicos afirman haber inventado fluido con “masa negativa”

Pero las partículas cuánticas libres es simplemente una deducción teórica educada en esta rama de la física, la cual se usa para calcular ciertas cosas sin tener que lidiar con otras variables que podrían alterar el resultado. Este nuevo estudio, de la Universidad de Cardiff, en York y Munich, ha localizado partículas en contraflujo en donde se tienen fuerzas que actúan sobre ellas.

“El resultado de contraflujo en la mecánica cuántica se conoce desde hace tiempo, sin embargo siempre se ha discutido en terminos de las partículas cuánticas libres, es decir, en donde no hay fuerzas que actúan sobre las partículas”, dice Daniela Cadamuro, co-autora del estudio. “Y pese a que las partículas cuánticas libres es un concepto idealizado, tal vez una circuntancia poco realista, hemos presentado que el contraflujo ocurre aún cuando hay fuerzas externas presentes”.

El dispositivo que condujo este analisis teórico de las partículas cuánticas halló que el contraflujo es un resultado que parece estar jugando siempre un papel en la mecánica cuántica, pese a que a muy pequeña escala. Esto podría explicar por qué ante no se había medido hasta ahora.

“Hemos presentado que el contraflujo ocurre siempre, inclusive si una fuerza esta actuando sobre una partícula cuántica cuando ésta esta viajando”, dice Hennings Bostelmann, co-autor del estudio. “El resultado contraflujo es el resultado de la dualidad onda-partícula y de la naturaleza probabilística de la mecánica cuántica, la cual ya se entiende suficiente bien en el caso del movimiento de partículas libres”, indica.

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El contraflujo podría ser causado por partículas que reflejan las fuerzas, sin embargo el dispositivo eliminó esta hipótesis pues el resultado aún ocurre en un medio libre de reflexión. Los examinadores cuentan que el descubrimiento podría ser usado para refinar los calculos en cercanos experimentos con partículas.

“Estos nuevos hallazgos nos aceptan hallar configuraciones óptimas de una partícula cuántica que exhibe la maxima suma de contraflujo, lo cual pudiese ser significativo para futuras verificaciones experimentales”, concluye Cadamuro.

La exploración se publicó en el Physical Review A .

Referencias: Universidad de York , New Atlas 

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