Entrada 250 de este blog

Con motivo de la entrada 250 de este blog desde el 1 de enero de 2008, vamos a recopilar algunas estadísticas y recapitular un poco.

Gracias a vosotros, queridos lectores, este blog ha alcanzado un “equilibrio” (estado estacionario) con más de 10.000 visitas al mes (no es mucho, pero tampoco es poco). Muchos comentarios no habéis dejado (sólo 189). Parece que en este blog el que escribe soy yo. Las entradas más visitadas de todos los tiempos son las siguientes.

¿Por qué escribo un blog sobre “noticias” de ciencia? Para destensar un poco los “músculos” de mi cerebro. El blog me sirve para liberar estrés. A veces uno tiene ganas de perder el tiempo un rato, buscar por internet, … en lugar de hacerlo “a voleo”, pongo como excusa este blog y a vosotros y me dedico a escribrir sobre parte de lo que encuentro. Me quita tiempo, mucho tiempo, pero este año, por ahora, es el mejor en cuanto a mi rendimiento académico. Espero seguir así… y no os aburro más.

PAMELA encuentra pruebas de la existencia de materia oscura supersimétrica en la Vía Láctea (o WIMPS para todos)

Hoy se cumplen los 790 días de la misión espacial PAMELA (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics), misión conjunta italiana-rusa-alemana-sueca. Uno de sus objetivos, estudiar la materia oscura empieza a dar sus primeros éxitos. Han encontrado un exceso de antielectrones (positones) en nuestra galaxia, como se publica en Geoff Brumfiel, “Physicists await dark-matter confirmation. PAMELA mission offers tantalizing hint of success,” News, Nature, 454:808-809, 13 August 2008 .Este exceso de positones no es fácil de explicar, siendo la explicación más razonable que su origen es la desintegración de WIMPS (weakly interacting massive particles). En concreto la desintegración del neutralino, una partícula supersimétrica de tipo fermión de Majorana, cuya desintegración conduce a la producción por igual de partículas y antipartículas, conduciendo a la observación de un exceso de antipartículas respecto al fondo esperado si no se diera esta desintegración. Y eso es lo que han observado, un exceso de antielectrones. ¿Es la primera observación de la supersimetría? Si lo es, sin lugar a dudas, es uno de los grandes descubrimientos astrofísicos del año.

El investigador principal de la misión PAMELA, Piergiorgio Picozza, de la Universidad de Roma Tor Vergata, “ocultó” los resultados encontrados hasta tener la aceptación del artículo en los que se publicarán en buzón (si en unos años se confirma que la materia oscura en nuestra galaxia son WIMPS, Picozza es “fuerte” candidato al Nobel de Física por este descubrimiento). La identificación de positones ultrarrápidos son extremedamente difíciles, pero los datos son indiscutibles. Los especialistas en materia oscura estaban esperando una señal como la que se ha encontrado desde hace muchos años. ¿Es la materia oscura la única explicación posible? Por ahora, es la explicación más simple y la más razonable. Los físicos no han desarrollado respuestas alternativas a este fenómeno porque pocos esperaban que fuera observado experimentalmente (podría justificarse por la emisión de estrellas de neutrones, púlsares y estrellas binarias de rayos X capaces de emitir positones de alta energía, pero estas fuentes deberían encontrarse en nuestra propia galaxia).

Este resultado no viene sólo. En abril de este año, otro grupo italiano, los científicos del experimento DAMA/LIBRA (Dark Matter/Large Sodium Iodide Bulk for Rare Processes) bajo la montaña italiana de Gran Sasso, proclamaron que también habían observado la materia oscura, Geoff Brumfiel, “Italian group claims to see dark matter – again. Gran Sasso detector picks up unusual signal,” News, Nature, 452:918 , 23 April 2008 y Geoff Brumfiel, “Physicists see the dark? Italian team says elusive particles spotted in underground detector,” Online News, Nature, 16 April 2008 . De hecho, ya habían observado una señal similar en septiembre de 2007.

Desafortunadamente para los investigadores de DAMA, el rango de energía para las WIMPS que ellos proclamaban haber encontrado entra en contradicción con el rango observado por PAMELA (también estaba en contradicción con los resultados previos del experimento americano Cryogenic Dark Matter Search II ).

En resumen, ¿realmente la materia oscura en nuestra galaxia está formada por WIMPS? La única manera de que no haya dudas es que el LHC del CERN encuentre la supersimetría (premio Nobel en un año), es decir, que encuentre las WIMPS (posiblemente la partícula llamada neutralino). En mi opinión, la SUSY será encontrada “con toda seguridad.” Enhorabuena a los investigadores de PAMELA por su gran trabajo.

Nuevo test de la incompatibilidad entre mecánica cuántica y relatividad (o transferencia “instantánea” de información cuántica)

En Teoría de la Relatividad, la máxima velocidad a la que se puede propagar “información clásica” es la velocidad de la luz (en el vacío), sea c. Nada puede propagar información (energía o materia) más rápido que la luz. Por supuesto, la velocidad de fase de una onda puede ser mayor que la velocidad de la luz. Por ejemplo, el punto de luz del foco del láser de la NASA que incide sobre nuestro satélite, la Luna, con objeto de medir su distancia a la Tierra, se “mueve” en la superficie de la Luna a una velocidad mayor que la luz (el cálculo trigonométrico es elemental). Pero, por supuesto, esto no viola la Teoría de la Relatividad, ya que no permite “mover” energía y/o información sobre la superficie de la Luna más rápido que la luz.

En Mecánica Cuántica (No Relativista) hay dos procesos físicos básicos completamente diferentes: la evolución unitaria “en tiempo” del estado cuántico de un sistema y el colapso de la función de onda “sin tiempo” tras un proceso de medida (por un “observador”) del sistema. La evolución unitaria es completamente compatible con la Teoría de la Relatividad y no permite la transmisión de “información cuántica” a una velocidad superior a c. Sin embargo, el colapso de la función de onda es un proceso “no dinámico” (al menos en la interpretación estándar o de Copenhague de la mecánica cuántica), que parece “que no ocurre en el espacio-tiempo relativista” con lo que “viola la Teoría de la Relatividad”. Todos los experimentos parecen indicar que ocurre “instantáneamente”, a una “velocidad infinita”. ¿Esto es realmente así? ¿Qué dicen los experimentos al respecto? 

El último experimento que se acaba de publicar, Daniel Salart, Augustin Baas, Cyril Branciard, Nicolas Gisin, & Hugo Zbinden, “Testing the speed of ‘spooky action at a distance’,” Nature, 454:861-864, 14 August 2008 , indica que la velocidad del “colapso” de la función de onda es superior a 10 veces la velocidad de la luz, como mínimo, y en algunos casos superior a 10000 veces la velocidad de la luz, es decir, es prácticamente “instantánea.” Aunque el resultado no es nuevo, ya se había medido esta velocidad con anterioridad, sí se trata de la medición más reciente y precisa de dicho “sorprendente” fenómeno. Para los intresados en una versión “comentada” del artículo por un especialista les recomiendo la noticia de Terence G. Rudolph, “Quantum mechanics: The speed of instantly,” Nature, News and Views, 454:831-832, 14 August 2008 .

Salart et al. han enviando dos fotones entrelazados (generados en Ginebra) a dos ciudades suizas (Satigny y Jussy) separadas 18 kilómetros. Como los fotones están entrelazados, si un fotón tiene un estado (+) el otro tiene (-) y viceversa; hasta que no se mide alguno de ellos no se puede saber en qué estado tiene cada partícula (“teóricamente” ambos fotones se encuentran en ambos estados simultáneamente). Los investigadores han “medido” una de las partículas en una de las ciudades y han tratado de medir cuánto tiempo requiere la otra partícula para “enterarse” del estado que “tiene que” tener (si la otra era (+) ella es (-) y viceversa). Si se ha “transmitido una señal” entre ambas partículas para informar a la segunda del estado que tiene que tener en función del valor medido en la primera, teniendo en cuenta la velocidad de los equipos ópticos y electrónicos utilizados en la medida, dicha señal se debe haber transmitido a una velocidad “enorme”.

 

La figura muestra la velocidad mínima “experimental” para la transmisión de la señal “cuántica” que “transmite” el resultado del colapso en función de la velocidad de la Tierra. En la figura, beta=v/c es el cociente entre la velocidad de la Tierra v respecto a un sistema en reposo absoluto (no relativista) y la velocidad de la luz c, suponiendo que la “información cuántica” se transmite “muy rápido” respecto a dicho sistema en reposo absoluto. Este sistema en reposo “absoluto” es necesario por ciertas teorías alternativas a la mecánica cuántica (como la teoría de la onda-piloto de de Broglie-Bohm) como sustrato respecto al cual se propaga la “información cuántica” a una “velocidad finita”. Según la Mecánica Cuántica convencional, la velocidad es infinita, es decir, el colapso es instantáneo. Como muestra la figura, la velocidad de transmisión de información cuántica (V_QI) es hasta 10000 veces superior a la velocidad de la luz para beta igual a una milésima. En el caso “poco razonable” de que la Tierra se mueva a la velocidad de la luz respecto al sistema en reposo “absoluto”, cuando beta=1, la “señal” cuántica se ha propagado a una velocidad al menos de 10 veces más rápido que la velocidad de la luz.

Este resultado confirma, casi sin lugar a dudas, que el colapso de la función de onda se produce “instantáneamente”, es decir, no se produce “en el tiempo”. ¿Qué es el tiempo? ¿Qué es el tiempo en Mecánica Cuántica? La evolución unitaria del estado cuántico ocurre en el tiempo como magnitud “clásica” (es un parámetro en las ecuaciones que no corresponde a un operador cuántico). En Mecánica Cuántica podemos describir un intervalo de tiempo, una duración de un proceso, con un operador cuántico. Pero nadie sabe cómo describir el tiempo, una sucesión de instantes de tiempo. El colapso de la función de onda, en mi opinión, será “entendido” cuando se logre entender el tiempo como magnitud cuántica (o quizás, precuántica). Entender el tiempo desde un enfoque cuántico nos permitirá entender la gravedad en un contexto cuántico.

El tiempo, el colapso de la función de onda, la gravedad cuántica, … ¡cuántas cosas nos quedan aún por conocer!

APÉNDICE: La noticia también aparece en la “competencia,” el servidor de noticias de la revista Science: Phil Berardelli, “Quantum Physics Gets “Spooky”,” ScienceNOW Daily News, 13 August 2008 . Berardelli empieza con “This might be a rare case about which Einstein was wrong,” y acaba con “I am sure we are not finished unveiling what the quantum [effects] due to entanglement really are and how powerful they can be.”