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Física
La Teoría del Caos en la Mecánica Cuántica
15 de Septiembre de 2008.
 Un
estudio de la Universidad de Utah está aclarando un importante problema
no resuelto de la física: la relación entre la teoría del caos, basada
en la física newtoniana de 300 años de antigüedad, y la moderna teoría
de la mecánica cuántica.
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El trabajo ha demostrado una nueva propiedad fundamental de los
"espines" magnéticos dentro de los núcleos o centros de los átomos de
xenón helado, normalmente un gas. Esta propiedad parece consistir en la
conducta caótica en un sistema cuántico.
El nuevo estudio ha sido dirigido por Brian Saam, un profesor de física
de la Universidad de Utah.
La mecánica cuántica, que describe la conducta de las moléculas, los
átomos, los electrones y otras partículas subatómicas, es vital para
comprender cómo funciona la electrónica, cómo se comportan toda clase de
materiales interesantes, cómo actúa la luz durante la comunicación por
fibra óptica, y cómo funcionan otros fenómenos.
Teniendo en cuenta toda la tecnología gobernada por la física cuántica,
no es irrazonable asumir que si se puede aplicar la teoría del caos de
forma adecuada a los sistemas cuánticos, esto proporcionará nuevos
conocimientos, nuevas tecnologías, y nuevas soluciones a problemas no
conocidos todavía.
Al igual que los núcleos atómicos y sus electrones que los orbitan
pueden tener cargas eléctricas, también tienen otra propiedad, el
"espín". El espín dentro de un núcleo atómico o un electrón es como uno
de esos típicos imanes con forma de barra, y puede apuntar hacia arriba
o hacia abajo, por tanto, con sus "polos" posicionados de una de dos
maneras.
Saam y Steven Morgan bombardearon átomos de xenón con un campo
magnético, un haz de láser y pulsos de ondas de radio, para que los
espines nucleares se alinearan en cuatro configuraciones diferentes en
cuatro muestras de xenón helado.
A pesar de sus configuraciones iniciales diferentes, los "bailes" de los
espines del xenón evolucionaron hasta finalmente estar sincronizados
entre sí, tal como pudo ser medido usando resonancia magnética nuclear.
Esa evolución tomó unas milésimas de segundo. Como una analogía, imagine
millones de personas en una gran ciudad, que les resulta poco familiar a
todas ellas. La gente comienza a caminar por lugares y en direcciones
diferentes, con poco intercambio de palabras. Pero, al cabo de algún
tiempo, todos los sujetos terminan caminando en la misma dirección.
Tal conducta de los espines nucleares había sido predicha en el 2005 por
el tercer autor del estudio, el físico Boris Fine de la Universidad de
Heidelberg en Alemania.
La evolución desde el desorden hasta el orden protagonizado por los
espines nucleares de los átomos del xenón es una confirmación de la
teoría del caos que, contrariamente a la noción popular, no implica el
desorden completo. Cuando se tiene un sistema caótico que se caracteriza
por la extrema aleatoriedad, paradójicamente puede producir una conducta
ordenada después de una cierta cantidad de tiempo. Hay fuertes
evidencias de que esto es lo que ha ocurrido en el nuevo experimento.
Información adicional en:
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