Científicos estadounidenses tratan de conseguir que los fotones viajen hacia atrás en el tiempo.

Buscando directamente en el pasado
Si el experimento funciona, una señal podrá ser recibida antes de ser emitida

Por TOM PAULSON
Periodista de P-I

Si su experimento con fotones separados realmente funciona, dijo el físico John Cramer de la Universidad de Washington (U.W.), el siguiente paso será hacer la prueba de la retrocausalidad cuántica.

Así es como se expresa la ciencia para decir que espera encontrar pruebas de que un fotón haya ido hacia atrás en el tiempo.

Se puede ver el reflejo del físico de la U.W. John Cramer mientras prepara un experimento con láseres. Cramer pretende probar una nueva idea relacionada con cómo se comporta la luz en el reino cuántico.

No parece que tuviese que salir bien, pero por otra parte, no veo qué lo impediría, dijo Cramer. Si funciona, podrás recibir la señal 50 microsegundos antes de que la envíes.

Mmmm... ¿qué? Espera un momento. ¿Qué se supone que significa eso?

Más o menos, Cramer está hablando del equivalente subatómico a lo que sería llegar a la estación de tren antes de haber salido de casa, a ganar la lotería antes de haber comprado el boleto, a graduarse en el instituto antes de nacer - o algo así.

Seguramente no funcionará, volvió a decir prudentemente, observando a través de sus grandes gafas como para determinar la capacidad mental de su audiencia de digerir la información. Cramer, un experto físico experimental que también escribe ciencia ficción, sabe que esto suena más a guión hecho para el Sci Fi Channel (canal televisivo de ciencia ficción) que a investigación científica seria.

Pero incluso si no funciona, intentándolo podremos aprender algo nuevo sobre la mecánica cuántica, dijo. Lo que él y su colega Warren Nagourney de la U.W. pretenden a corto plazo es un experimento enfocado a la resolución de algunas contradicciones insignificantes en una de las más importantes ramas de la física conocida como mecánica cuántica o teoría cuántica.

El físico John Cramer (izquierda) y Warren Nagourney trabajando en el laboratorio. Nagourney dice que "entiende ligeramente" la idea de Cramer.

"Para ser honesto, sólo tengo un ligero conocimiento acerca de lo que está hablando John", dijo Nagourney, sonriendo. A pesar de proclamarse "un simple técnico" en este proyecto, previamente el ayudante técnico de Cramer colaboró con la investigación de Hans Dehmelt, el científico de la U.W. que ganó el premio Nobel en física en 1989.

La teoría cuántica describe el comportamiento de materia y energía a niveles atómico y subatómico, un nivel de la realidad en el que la mayoría de las más conocidas leyes físicas Newtonianas (porqué giran los planetas, vuelan los aviones y la trayectoria curva de las pelotas de béisbol) no tienen aplicación.

El problema con la teoría cuántica, dicho de manera sencilla, es que es realmente extraña. Los descubrimientos a nivel cuántico no encajan bien con la visión de la realidad de Newton o Einstein a nivel macroscópico, y los intentos de explicar el comportamiento cuántico a menudo parecen ser inherentemente contradictorios.

"Ahí fuera hay todo un zoo de paradojas cuánticas", dijo Cramer. "Esta es una de las razones por las que Einstein odiaba la mecánica cuántica".

Una de las paradojas interesantes para Cramer es conocida como "entrelazado". También es conocida como la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen, bautizada con los nombres de los tres científicos que describieron su aparente absurdidez como argumento contra la teoría cuántica.

Básicamente, la idea es que las partículas subatómicas que interactúan, o se entrelazan, como podrían ser dos fotones -- las unidades fundamentales de luz -- pueden afectar a otra sin importar la distancia en el tiempo o el espacio.

"Si tomas una medida en una, esto tiene un efecto inmediato en la otra incluso si están separadas años luz a través del universo", dijo Cramer. Si una de las trayectorias de los fotones entrelazados se inclina hacia arriba, la otra, sin importar lo lejos que esté, se inclinará hacia abajo para compensar.

Einstein ridiculizó la idea como "acción fantasmal a distancia". La mecánica cuántica debe estar equivocada, afirmó el padre de la relatividad, porque ese comportamiento necesita de algún tipo de "señal" que pase entre las dos partículas a una velocidad superior a la de la luz.

Aquí es donde aparece el volver atrás en el tiempo. Si se da el entrelazado (y la evidencia experimental, en este punto, dice que sí se da), Cramer afirma que esto implica retrocausalidad. En lugar de causa y efecto, el efecto llega antes que la causa. La explicación más sencilla y menos paradójica, dice, es que tiene lugar algún tipo de señal o comunicación entre los dos fotones hacia atrás en el tiempo.

Todo esto es increíblemente poco intuitivo, reconoció Cramer.

Pero los experimentos teóricos habituales relacionados con el entrelazado han resultado un poco tormentosos, dijo. A medida que han ido aumentando las pruebas que respaldan la teoría cuántica, los teóricos han intentado reconciliar la paradoja del entrelazado principalmente justificando la posibilidad de la comunicación entre las dos partículas.

"La conclusión general ha sido que realmente no hay ninguna señal entre las dos ubicaciones", dijo. Pero Cramer dijo que hay un motivo para dudar del sentido común.

El intento de Cramer de explicar el entrelazado se basa en la proposición de que las partículas, a nivel cuántico, pueden interactuar mediante señales que van adelante y atrás en el tiempo. No ha sido la idea mayormente aceptada.

Pero los nuevos descubrimientos, en especial un reciente experimento de "fotón entrelazado" en la Universidad de Innsbruck, Austria, comprobando la conservación del momento en fotones, ha provisto a Cramer con lo que él cree que es motivo para poner a prueba las normas de la mecánica cuántica que se dan por supuestas pero que no se han podido comprobar.

Los físicos de la U.W. planean modificar el experimento de los austríacos para ver si pueden demostrar la comunicación entre dos fotones entrelazados. A nivel cuántico, los fotones existen como partículas y como ondas. La apariencia que toman está determinada por la manera en que se miden.

"Vamos a disparar un láser ultravioleta sobre un (tipo especial de) cristal, y saldrán dos fotones de baja energía que están entrelazados", dijo Cramer.

Para la primera fase del experimento, que empezará a principios del próximo año, buscarán evidencias de comunicación entre los fotones entrelazados. Encontrar esto, por si mismo, ya representaría un gran logro. En última instancia, los científicos de la U.W. esperan probar la retrocausalidad -- evidencia de una señal enviada entre fotones hacia atrás en el tiempo.

En esa fase final, uno de los fotones entrelazados será enviado a través de una rendija hasta un detector que lo registrará como partícula o como una onda -- ya que, de nuevo, el fotón puede presentarse como cualquiera de ellas. El otro fotón será enviado hacia dos bobinas de 10km (6.2 millas) de cables de fibra óptica antes de reaparecer para impactar contra un detector móvil, dijo.

Ajustando la posición del detector que capture al segundo fotón (el enviado a través de los cables) se determinará si se detecta como partícula o como onda.

El viaje a través de los cables ópticos retrasará 50 microsegundos al segundo fotón respecto del primero, dijo Cramer.

Aquí es donde el tema se vuelve extraño.

Como estos dos fotones están entrelazados, el hecho de detectar el segundo como onda o como partícula forzará al otro fotón a cambiar también a onda o a partícula. Pero esto le pasará al primer fotón antes de que se encuentre con su detector -- 50 microsegundos antes de que el segundo fotón sea detectado.

Esto es lo que la mecánica cuántica predice que debería pasar. Y si lo hace, la comunicación habría ido hacia atrás en el tiempo con respecto al primer fotón.

"No hay una explicación obvia por la que no debería salir bien", dijo Cramer. Pero no se planteó comprobarlo experimentalmente, dijo, hasta que lo propuso en Junio en un encuentro patrocinado por la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia.

"Pensé que debería dejarlo correr, pero la gente quedó entusiasmada", dijo Cramer. "Todo el mundo me decía que no podría funcionar, pero nadie parecía poder decirme porqué no".

Si el experimento de la U.W. tiene éxito al demostrar la comunicación más rápida que la luz y su retrocausalidad, las implicaciones serán enormes. Además de cambiar nuestro concepto del tiempo, el descubrimiento de la señal ya revolucionaría las tecnologías de la comunicación.

"Un ingeniero de la NASA desde La Tierra podría ponerse unos visores y dirigir un vehículo en Marte en tiempo real", dijo Cramer, a modo de ejemplo.

Incluso si falla miserablemente, sin aportar novedades, Cramer dijo que el experimento todavía podría ser valioso. Como autor de dos novelas de ciencia-ficción, "Twistor" y "Einstein's Bridge", y como columnista de la revista de ciencia-ficción Analog, el físico de la U.W. disfruta compartiendo sus especulaciones acerca de la naturaleza de la realidad con el público.

"Quiero que la gente sepa qué es hacer ciencia, qué lo hace tan excitante", dijo.
"Si el experimento falla en la realidad, puede que escriba un libro en el que sí funcione".

Para ponerse en contacto con el periodista de P-I Tom Paulson:
206-448-8318;
[email protected]

---

Fuente noticia: Seatle Post Intelligencer

Traducido por José Luis Carrasco Jiménez para