Uno de los fenómenos más sorprendentes de las partículas subatómicas es que, según las leyes de la física cuántica, se pueden relacionar entre ellas a distancia de manera instantánea o a velocidades superiores a la de la luz. De hecho, existen modelos que explican esta relación a partir de señales que se propagan a velocidades supralumínicas. Un nuevo estudio realizado por un equipo internacional de investigadores ha demostrado que estos modelos son posibles sólo si la velocidad de estas señales es infinita.
Lo que supone que, en el universo, todo estaría influenciado por todo de manera instantánea, y se perdería la noción de espacio-tiempo. Esta fascinante sugerencia, sin embargo, podría ser desbancada por otros modelos teóricos y debe ser testeada por futuros experimentos, para los que la tecnología aún no está preparada, afirman los científicos. Por Yaiza Martínez.
Según ha explicado a Tendencias21 el físico del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Barcelona, Antonio Acín, en la actualidad, ya existen modelos teóricos que tratan de explicar las correlaciones no-locales entre las partículas subatómicas.
En un artículo publicado recientemente en la revista Nature Physics por Acín y otros investigadores del Centro for Quantum Technolgies (CQT), de Singapur, junto a colaboradores de Suiza y Bélgica, se ha intentado establecer si dichos modelos pueden o no ofrecer una explicación satisfactoria de las correlaciones cuánticas no-locales a partir de influencias no detectables, que viajarían a una velocidad mayor que la de la luz.
Preocupante “acción fantasmal a distancia”
Las predicciones cuánticas desafían la teoría que mejor ha descrito hasta la fecha la naturaleza del espacio y el tiempo: la teoría de la relatividad de Einstein. En ella se establece como límite universal de velocidad la velocidad de la luz: 299.792.458 m/s.
En el artículo de Nature Physics, los científicos estaban interesados en desvelar si esta teoría era violada por las partículas cuánticas o si, por el contrario, se podrían “explicar los fenómenos que observamos (a nivel cuántico) sin sacrificar el sentido de las cosas, que se suceden en el espacio y el tiempo", explica el investigador del CQT y primer autor del trabajo, Jean-Daniel Bancal, en un comunicado del CQT. El cambio viene de que, stricto sensu, la teoría cuántica no viola la teoría de la relatividad.
El propio Einstein fue el primero en alertar sobre las preocupantes implicaciones de lo que él denominó la "acción fantasmal a distancia" o el fenómeno del entrelazamiento cuántico, predicho por la mecánica cuántica.
Este fenómeno implica que las partículas subatómicas, una vez “enredadas” o “entrelazadas” pasan a comportarse como si fueran una sola, incluso después de haber sido separadas (por eso se denomina comportamiento “no-local”). Este hecho viola tanto el concepto de causa-efecto como nuestra comprensión del espacio y el tiempo.
Ocultar para que todo encaje
Acín explica: “De cara a no contradecir la relatividad de Einstein, estas influencias (entre partículas subatómicas, a velocidades supralumínicas) deben permanecer ocultas, en el sentido de que no pueden ser detectadas o manipuladas”.
En caso contrario, es decir, “si se tuviera acceso a ellas, se podrían utilizar para enviar información más rápido que la velocidad de la luz, lo que es imposible en el marco de la teoría de la relatividad. Por lo tanto, los modelos con influencias supra-lumínicas pueden ser una explicación válida de la física cuántica, siempre que se suponga que la influencia queda a un nivel oculto”.
Pero, según los resultados alcanzados por los investigadores en el estudio de los modelos, las cosas no funcionan así: “en el caso de influencias que se propagan a velocidad arbitraria pero no infinita, las influencias no pueden quedar ocultas, si se deben reproducir las correlaciones cuánticas”, afirma Acín.
Esto significa que “si estos modelos son la explicación de las correlaciones cuánticas, sería posible la transmisión de información más rápida que la luz”, es decir, que se violaría la teoría de la relatividad.
El investigador del ICFO concluye que: “Puesto que la mayor parte de los físicos creen que esto es imposible, se prefiere pensar que estos modelos no son válidos”.
Influencias externas al espacio-tiempo
Los hallazgos realizados a partir de los modelos han llevado a Nicolas Gisin, profesor de la Universidad de Ginebra y miembro del mismo equipo de investigadores, a señalar que: “nuestros resultados dan peso a la idea de que las correlaciones cuánticas, de alguna manera, surgen desde fuera del espacio-tiempo”.
Para Acín, estos resultados suponen “que la única posibilidad para los modelos en consideración de reproducir la física cuántica es por medio de influencias instantáneas, a velocidades infinitas. Pero entonces, todo estaría influenciado por todo de manera instantánea, y se perdería la noción de espacio-tiempo”. Acín añade que, a pesar de ello, “hay que ser cautos, ya que podrían existir otros modelos”.
El paso de los modelos a las mediciones reales aún no es posible, porque, según el físico del ICFO: “se requeriría de una tecnología más allá de lo que hoy es posible en los laboratorios”.
A la pregunta de si estas mediciones podrían convertirse algún día en la prueba de la naturaleza cuántica del universo, el físico contesta que “en realidad ningún experimento prueba la validez de una teoría ya que, en un sentido estricto, las teorías sólo se pueden falsificar experimentalmente. Pero es cierto que (de darse estos resultados en experimentos futuros), se reforzaría la creencia de que la física cuántica describe el universo”.
Referencia bibliográfica:
J-D. Bancal, S. Pironio, A. Acín, Y-C. Liang, V. Scarani y N. Gisin, Quantum non-locality based on finite-speed causal influences leads to superluminal signalling. Nature Physics , DOI: 10.1038/NPHYS2460 (2012).
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