Premio Nobel de Física 2012

Esta mañana el Comité Nobel ha anunciado los galardonados con el Premio Nobel de Física de este año. Los ganadores son Serge Haroche y David Wineland “por sus revolucionarios métodos experimentales que han permitido medir y manipular systemas cuánticos individuales”. Haroche trabaja en College de France, en París, Francia y Wineland trabaja en National Institute of Standards and Technology en Colorado, EEUU.

David J. Wineland y Serge Haroche

Varias veces hemos discutido en este blog cómo las leyes de física son muy diferentes a escalas microscópicas, la física cuántica gobierna el comportamiento de átomos y partículas fundamentales. Los trabajos de Haroche y Wineland han permitido explorar el mundo cuántico con sus experimentos. Haroche ha perfeccionado los métodos para atrapar fotones (partículas de luz) entre dos espejos para luego lanzar partículas a explorar lo que los fotones hacen en esa trampa. De esta manera, Haroche y sus colaboradores han logrado medir en el laboratorio las propiedades de los fotones atrapados, las cuales están en perfecto acuerdo con la teoría cuántica. Wineland, por otro lado, ha diseñado trampas de iones (núcleos atómicos) mediante campos electromagnéticos, a los cuales luego lanzan fotones para saber cómo se comportan en la trampa. De esta manera ambos físicos experimentales han logrado manipular sistemas cuánticos con una precisión muy fina, del tal manera que pueden extraerse los secretos de cómo se comportan las partículas a nivel cuántico.

Una de las propiedades muy misteriosas de la física cuántica, es que un sistema se comporta de la manera más extraña posible (para nuestros cerebros macroscópicos), como nos lo ejemplificó Schrödinger, un gato cuántico puede estar vivo y muerto a la vez, y cosas que parecen sin sentido son posibles para estos sistemas. De esta manera, los experimentos de Haroche y Wineland son una versión moderna y en el mundo real (no sólo un experimento pensado) del gato de Schrödinger, básicamente los premiados con el Nobel de este año han reemplazado gatos por iones y fotones. Toda una hazaña experimental y técnica, motivo por el cual sus nombres sonaban hace años como candidatos al premio.

Algunas de las aplicaciones de los trabajos de los premiados de este año incluyen relojes atómicos de alta precisión, muy usados hoy en día en navegación, así como también el desarrollo de dispositivos electrónicos que prometen revolucionar nuestro mundo de a misma forma que alguna vez lo hizo el desarrollo del láser. Los trabajos de Haroche y Wineland también son considerados como pioneros para el desarrollo del soñado computador cuántico, un computador que tendría tanto poder de cálculo, rapidez y almacenamiento que harán ver nuestra actual tecnología como ahora vemos aquellos computadores que usaban transistores a tubo. Mediciones de alta precisión en astrofísica también se beneficiarían de la tecnología desarrollada para estudiar sistemas cuánticos, incluyendo mediciones de efectos diminutos de la gravedad, como los usados por los observatorios de ondas gravitacionales. Para detalles más técnicos del trabajo de los premiados recomiendo el artículo de Francisco Villatoro.

Personalmente no me dedico a la óptica cuántica, sólo sabía de los trabajos de Wineland porque las trampas de iones pueden ser usadas para hacer mediciones muy precisas, en particular pueden usarse para buscar nueva física. El grupo en el que trabajo se han propuesto métodos para testear los fundamentos de la relatividad usando estas trampas y Wineland sería quien haría estas mediciones. Justamente ayer estuvimos discutiendo sobre los invitados a la conferencia CPT13 del próximo verano que estamos organizando, pero ahora que Wineland ganó el Nobel es probable que deje de hacer investigación por unos años ya que estará ocupado dando charlas por el mundo. Ojalá no sea así.