Científicos están estudiando nanopartículas metálicas y lo ha hecho con un experimento que alude al gato más famoso de la cuántica

Un minúsculo conjunto de átomos metálicos puede estar en dos lugares a la vez. Esto, ni es una exageración, ni una metáfora ni una manera de hablar. Es el resultado de un experimento llevado a cabo por científicos de la Universidad de Viena y la Universidad de Duisburg-Essen. Y es que parece que incluso al acercarnos al mundo macroscópico, algunas estructuras continúan siguiendo las instrucciones de la física más caótica que conocemos.

Nanopartículas que están y no están

Sabemos que, en física cuántica, la materia puede comportarse como partícula y como onda. Ese doble carácter se ha comprobado muchas veces con electrones, átomos o moléculas pequeñas mediante los conocidos experimentos de interferencia. Sin embargo, en nuestra realidad nunca vemos, por ejemplo, granos de polvo comportarse como ondas. Al revés. Siempre tienen una posición definida y obedecen a la física clásica.

Ahora, según el artículo publicado en la revista científica Nature, hemos conocido un trabajo con unos resultados fascinantes: al trabajar con estructuras metálicas de unos 8 nanómetros de diámetro, similares en tamaño a los transistores actuales, estas demuestran estar bajo la interferencia cuántica. Es decir, que ya no hablamos de realidad, sino de probabilidades.

Sebastian Pedalino, autor principal del estudio y físico de la Universidad de Viena, asegura que "intuitivamente, uno esperaría que un trozo de metal tan grande se comportara como una partícula clásica". Además, aclara: "El hecho de que todavía interfiera muestra que la mecánica cuántica es válida incluso en esta escala y no requiere modelos alternativos".

Pero, ¿cómo han descubierto este comportamiento? Para ello, los investigadores fabricaron pequeños grupos de átomos de sodio, como si fueran diminutas bolitas formadas por entre 5.000 y 10.000 átomos. Después, los enviaron a través de tres rejillas creadas con luz láser ultravioleta. Un primer láser fija con gran exactitud el punto de partida de cada grupo de átomos y es a partir de ahí cuando el objeto no sigue un único camino, sino varios posibles al mismo tiempo.

No es que se divida físicamente, sino que su estado cuántico contempla distintas trayectorias a la vez. Al final, todos esos caminos posibles vuelven a unirse. Si la materia se comportara como una partícula clásica, no pasaría nada especial. Sin embargo, como se comporta también como una onda, esas trayectorias interfieren entre sí y forman un patrón de franjas que puede medirse. Ese patrón es la firma de la mecánica cuántica.

Mientras el objeto atraviesa el dispositivo sin ser observado, su posición no está definida, sino que está distribuida en una región mucho mayor que su propio tamaño. A esto, seguro que te suena, los físicos lo llaman un estado tipo gato de Schrödinger, ya que el objeto está en distintos lugares posibles a la vez hasta que se mide.

Y este es un logro excepcional por un motivo sencillo de entender. Si se intentara hacer una prueba similar con electrones, habría que mantenerlos en superposición durante unos 100 millones de años. Sin embargo, con ese conjunto de átomos metálicos lo consiguieron en solo una centésima de segundo. Este es el verdadero hito: demostrar que la mecánica cuántica funciona también en sistemas mucho más grandes de lo habitual.

Y el estudio también pone en valor el aparato utilizado, conocido como interferómetro de Viena, que también funciona como un detector de fuerzas extremadamente sensible. Es capaz de medir fuerzas extraordinariamente pequeñas, llegando a constatar una fuerza billones de billones de veces más pequeña que el peso de una manzana.

Por este motivo, el aparato podría ser útil para la nanotecnología y la medición de fenómenos muy débiles. Y es que lo que parecía exclusivo del mundo de los átomos, parece que sigue extendiéndose a escalas cada vez más grandes. Por tanto, la frontera entre lo cuántico y lo macroscópico empieza a desvanecerse y a ser cada vez más difusa.