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Descifrando el universo subatómico

Fenómenos "mecánico cuánticos" podrían ser la clave para lograr medidas de alta precisión

Investigación publicada en la última edición de la revista científica Physical Review A, postula la manipulación de partículas de los haces de luz para encauzarlas en canales luminosos que permitan su manipulación y generar nuevas propiedades cuánticas a través de un sistema de guías de onda. El equipo responsable del estudio estuvo integrado por investigadores del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, del Instituto Milenio de Óptica (MIRO), de la Universidad de Concepción y del Massachusetts Institute of Technology (MIT).

En cuántica, las mediciones tienen un carácter probabilista, lo que implica que a priori no podemos saber con certeza una medida. Este trabajo propone medir múltiples parámetros con super sensibilida

En cuántica, las mediciones tienen un carácter probabilista, lo que implica que a priori no podemos saber con certeza una medida. Este trabajo propone medir múltiples parámetros con 'super sensibilida

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Estudio: "Manipulation of Multimode Squeezing in a Coupled Waveguide Array", en revista Physical Review

“Dentro de nuestro mundo existe otro mundo, uno sumamente pequeño donde las cosas no son lo que parecen, donde reinan las leyes de la mecánica cuántica, que estudia cómo son las leyes de la física a escalas atómicas. Es aquí donde planteamos nuestra propuesta experimental, pero a escalas mesoscópicas, es decir, observamos fenómenos cuánticos a escalas no tan pequeñas”. Así explica Carla Hermann, académica de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la U. de Chile e investigadora del Instituto Milenio de Óptica (MIRO), el eje de un estudio liderado por chilenos que fue publicado en la última edición de la revista científica Physical Review A.

El grupo de científicos, en el que también participan Santiago Rojas-Rojas, primer autor e investigador postdoctoral UdeC-MIRO; Edgar Barriga, alumno del doctorado en ciencias mención Física de la Universidad de Chile; Camila Muñoz, exalumna de licenciatura en Física de la Universidad de Chile; y Pablo Solano, investigador postdoctoral del Massachuset Institute of Technology (MIT), de Estados Unidos, propone un escenario teórico que busca manipular las partículas de los haces de luz (fotones), encauzándola en 'canales luminosos' que nos permiten manipular y generar nuevas propiedades cuánticas a través de un sistema de guías de onda.

Para lograr esto, los físicos tuvieron que tomar en cuenta las fluctuaciones cuánticas, es decir, “el ruido fundamental de la naturaleza, que nos indica que no podemos medir nada con ‘absoluta precisión’. Nosotros quisimos proponer un esquema experimental simple para acercarnos lo más posible a ese límite a través de óptica lineal”, afirma Hermann.

Las fluctuaciones cuánticas indican que la energía, el tiempo y las propiedades de la materia cambian en el universo subatómico, como resultado del principio de incertidumbre enunciado por Werner Heisenberg. Esto está también ligado al 'problema de la medida' en mecánica cuántica, lo que hace obtener diferentes resultados para una misma medición.

En cuántica, las mediciones tienen un carácter probabilista, lo que implica que a priori no podemos saber con certeza el resultado de una medida. Con la investigación propuesta se podrían medir múltiples parámetros con 'super sensibilidad’ al mismo tiempo. Por ejemplo, el detector de ondas gravitacionales (LIGO) utilizó luz comprimida cuántica (squeezed light) para medir con alta precisión las ondas gravitacionales.

La siguiente etapa de la investigación buscará pasar de la teoría a la práctica, es decir, realizar los experimentos en los nuevos laboratorios ópticos que se están instalando en Chile. “Será desafiante y eso nos gusta”, concluye la profesora Hermann.

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