Toman foto de la luz como onda y como partícula

Arriba la luz como onda, abajo como partícula. Cortesía

Es una partícula, es una onda. Sí, es la luz. Y científicos lograron por primera vez tomar una imagen de este doble comportamiento, conocido hace tiempo ya.

Partícula y onda a la vez, según la situación, un comportamiento debido a la mecánica cuántica, las reglas de la física a veces tan extrañas que gobiernan la conducta de las partículas subatómicas.

“Este experimento demuestra que por primera vez logramos filmar la mecánica cuántica y su naturaleza paradójica directamente”, dijo Fabrizio Carbone, coautor del estudio, investigador de la École Polytechnique Fédérale de Lausana en Suiza.

Ese doble comportamiento fue capturado en cámara mediante un microscopio ultrarrápido.

El logro fue publicado en Nature Communications.

Cuando los científicos apuntan un rayo de luz a una pantalla con una abertura, esta se comporta como un chorro de partículas, con una ola línea de brillo, pero si se abren dos espacios actúa como una onda pasando a través de los dos simultáneamente, creando un patrón característico de luz y franjas oscuras, llamadas patrón de interferencia.

Este se da porque los picos en la onda de luz en un punto a veces se suma con la de los valles en otros puntos, creando regiones de oscuridad, mientras que los lugares donde dos picos se intersectan crean puntos muy brillantes. Esto se sabe desde comienzos de los años 1900.

10 noticias científicas de la semana

1. El bosón predice fin del universo

El descubrimiento del bosón Higgs el año pasado permitió realizar cálculos que antes no se podían concretar porque faltaban datos. ¿Qué arrojó? Según Joseph Lykken, físico teórico del Laboratorio del Acelerador Fermi, las proyecciones indican que el universo finalizará en un gran cataclismo en billones de años, lo que indica que vivimos en un medio altamente inestable. Pero no nos preocupemos por eso: mucho antes de eso, en solo 4.000 millones de años, la Tierra será muy posiblemente borrada del mapa por nuestro Sol.

2. Se aclara la materia oscura

El físico y nobel Samuel Ting, del MIT, informó a principios de la semana que publicará en breve un artículo con una revelación sobre la materia oscura, que aún no se sabe qué es y que constituye un 21% de la masa del universo observable.

Algunos sugieren que está hecha de Wimps (partículas masivas de interacción débil), un tipo de partículas que son al mismo tiempo sus propias antipartículas. Al interactuar se aniquilan liberando partículas hijas, un electrón y su contraparte antipartícula el positrón. Se cree que al fin el espectrómetro alfa en la Estación Espacial detectó ese evento, la mismísima materia oscura.

3. Meteorito vino desde un mundo raro

Ignacio Ferrín y Jorge Iván Zuluaga, astrónomos de la Universidad de Antioquia, realizaron los primeros cálculos conocidos de la órbita del meteorito que cayó en la región de Chelyabinsk en Rusia. Sus cálculos, basados en una novedosa técnica que considera la sombra que creó, sugieren que provino de una zona de asteroides entre Marte y la Tierra. El asteroide tenía unos 17 metros, el más grande desde el evento Tunguska en 1908, y explotó liberando una energía de unas 30 bombas de Hiroshima.

4. La foca anda mediodormida

Un estudio revelado en el Journal of Neuroscience mostró en focas un hecho no documentado antes: estos animales duermen con la mitad de su cerebro despierto cuando se encuentran en el agua. En tierra duerme todo. Una situación relacionada con la acetilcolina, un químico cerebral importante, que desciende en la zona cerebral dormida y aumenta en la que se mantiene en vigilia.

5. Aprueban primera retina artificial

La FDA de Estados Unidos aprobó el primer implante retinal para adultos, la prótesis Argus II, para tratar pacientes con retinitis pigmentaria avanzada. El dispositivo incluye una pequeña videocámara, un transmisor en unas gafas, una unidad de procesamiento de videos y una retina artificial implantable. De este modo los adultos que han perdido la capacidad de percibir formas y movimientos podrán desempeñarse mejor en su vida diaria.

6. Encontraron planeta que tomó chiquitolina

A 210 años luz de la Tierra, el observatorio espacial Kepler encontró un sistema planetario de tres miembros, uno de los cuales, el Kepler-37b mide solo un tercio de la Tierra siendo más pequeño incluso que Mercurio, el menor de los planetas del Sistema Solar. La estrella madre es similar a nuestro Sol, pero no se cree que exista vida pues los planetas orbitan muy cerca a su estrella.

7. Unos peces pastilleros

Los ríos de muchas regiones del planeta reciben la descarga de infinidad de sustancias, entre ellas medicamentos. Pues bien, en Suecia científicos encontraron que los peces que viven en un medio donde se encuentran restos de Oxacepam, conocido antidepresivo, son más activos y agresivos, siendo menos sociales. Se mostraron menos temerosos para salir a zonas donde podrían estar expuestos a depredadores, aparte de que comían mucho más rápido, lo que puede cambiar la cadena alimenticia. El estudio fue publicado en Science.

8. El primer minero interplanetario

El robot Curiosity, que desde agosto pasado recorre el cráter Gale en Marte, marcó un hito esta semana cuando se convirtió en el primer minero interplanetario. El simpático explorador, el robot espacial más sofisticado hasta hoy, perforó con su taladro una roca y recogió con su brazo el polvo para someterlo a análisis de los laboratorios que posee, informó la Nasa. Otro pequeño gran paso.

9. ¿Nueva fuerza de la naturaleza?

En lo que podría ser un hallazgo histórico para el campo de la física de partículas, el profesor Larry Hunter y colegas del Amherst College y la Universidad de Texas establecieron nuevos límites a lo que los científicos denominan interacciones spin-spin de gran rango entre partículas atómicas. Unas interacciones propuestas por los físicos pero no detectadas hasta ahora. Las observaciones constituirían el descubrimiento de la quinta fuerza de la naturaleza, además de la gravedad, las fuerzas débil y fuerte y la electromagnética.

10. Los dos visitantes que se acercan

Los cometas Panstarrs y Lemmon se encuentran cerca a la Tierra y el Sol, por lo que en marzo serían visibles a simple vista según observadores. Y para fines de año se espera al ISON, que podría ser el cometa más llamativo de lo que va de siglo.

Cálculos revelados esta semana por investigadores del Instituto de Física de la Universidad de Antioquia encabezados por el profesor Ignacio Ferrín, indican que el Panstarrs sería visible alrededor del 10 de marzo, pudiéndose apreciar su cola.

El ISON podría ser no tan llamativo como se espera, aunque sí visible si sobrevive su gran acercamiento al Sol, dijo el profesor Ferrín.

Ven la luz como onda y partícula a la vez

¿Está hecha la luz de ondas o de partículas?

Una pregunta fundamental que ha inquietado a científicos durante décadas, pues parece ser ambas a la vez, pero los experimentos han mostrado que actúa como partícula o como onda, pero no las dos cosas a la vez.

Ahora, por primera vez, un experimento nuevo ha mostrado la luz comportándose tanto como onda como partícula simultáneamente, entregando una nueva dimensión de la incertidumbre que podría ayudar a revelar la verdadera naturaleza de la luz, y de todo el mundo cuántico.

El debate va hasta Isaac newton, quien dijo que estaba hecha de partículas, y hasta James Clerk Maxwell, cuya teoría del electromagnetismo que unificó las fuerzas de la electricidad y el magnetismo en una. En 1905, Albert Einstein explicó un fenómeno llamado el efecto fotoeléctrico usando la idea de que la luz estaba hecha de partículas llamadas fotones, un descubrimiento que le valió el Nobel.

En últimas, hay razones para pensar que es tanto una partícula como una onda. De hecho, lo mismo parece ser cierto para todas las partículas subatómicas, incluyendo electrones y quarks e incluso la recientemente descubierta partícula del bosón Higgs. La idea es denominada dualidad onda-partícula, y es una asunción básica para la teoría de la mecánica cuántica.

Dependiendo del tipo de experimento que se use, la luz o cualquier otro tipo de partícula se comportará como una partícula o una onda. Hasta ahora, ambos aspectos de la naturaleza de la luz no han sido observados al tiempo.

Los científicos se han preguntado si la luz cambia de partícula a onda dependiendo de las circunstancias o si la luz es siempre tanto una como la otra.

Ahora, científicos han ideado un nuevo de aparato de medición que puede detectar la conducta onda-partícula al tiempo. El dispositivo se basa en un extraño efecto cuántico llamado la no-localización cuántica, una noción contra intuitiva que dice que una partícula puede existir en dos puntos a la vez.

“El aparato detectó una fuerte no-localidad, lo que certificó un comportamiento simultáneo del fotón como onda y partícula en nuestro experimento”, dijo el físico Alberto Peruzzo de la universidad inglesa de Bristol.

“Esto refuta los modelos que dicen que el fotón es una partícula o una onda”.

El experimento fue publicado en Science.