La idea de la relatividad general que dicta que tu cabeza envejece más rápido que tus pies también implica que es necesario ir al espacio para ver en acción la mecánica de la física cuántica a gran escala.

Einstein kills Schrödinger's cat: Relativity ruins quantum world

Estar en dos sitios a la vez no es tan simple para los seres humanos

Un efecto de la gravedad sobre los sistemas cuánticos que se había estado olvidando, pudiera de hecho, arruinar los experimentos de tipo cuántico. Si se confirma, entonces sugeriría que ciertos estudios de física cuántica son imposibles de realizar en la tierra.

Así, no importa cuanto lo intentemos, podría resultar que es imposible que podamos estar en dos lugares a la vez. No obstante, si eres un electrón, entonces tu forma de vida es “brotar” en múltiples sitios. Las leyes en la mecánica cuántica nos indican que hay partículas subatómicas que existen en “superposición de estados”, por lo menos hasta que son medidos y/o identificados en uno solo de dichos estados. Eso es cuando su función de onda finalmente colapsa.

Persiguiendo gatos

¿Por qué no podemos hacer mismo truco del electrón?

Tal parece que porque una vez que algo se vuelve demasiado grande, inevitablemente pierde sus cualidades cuánticas en un proceso que se conoce como decoherencia. Esto ocurre principalmente porque los objetos grandes interactúan con el ambiente en torno, lo cual los fuerza permanecer en un estado específico o en otro.  Esto se contrapone a lo dicho por Erwin Schrödinger, famoso por señalar la absurda superposición de “estado a gran escala” con el ejemplo del gato que está vivo y muerto a la vez .

Pero lo anterior no ha evitado que los físicos traten de realizar experimentos de tipo cuántico aislando objetos de influencias externas. En el 2010, un equipo de la Universidad de California en Santa Barbara, logró colocar una tira de metal de 60 micrómetros de largo en estado de superposición durante algunos nanosegundos, enfriándolo a una temperatura apenas por encima de los cero grados, para protegerlo de los cambios de temperatura

Lo que se espera es que sea posible realizar experimentos más precisos que busquen poner objectos más grandes (como pueden ser virus) en superposición y así acercarse más al mítico gato de Schrödinger. No obstante, parece que hay un obstáculo fundamental: la gravedad.

Envueltos en el cambio gravitacional

La relatividad general de Albert Einstein tiende a ser ignorada por los físicos cuánticos. “Usualmente, ellos no la tienen mucho en cuenta porque la gravedad actúa a una escala muy grande” dice Igor Pikovski de la Universidad de Harvard. “Ellos creen que muy probablemente no tiene efectos demasiado relevantes”.

Ahora, Pikovski y sus colegas,  han tratado de averiguar qué sucede cuando se realizan experimentos de tipo cuántico en el campo gravitacional de la tierra. De este modo han determinado que un factor de la relatividad llamada dilatación del tiempo, pudiera hacer que los sistemas grandes pierdan su naturaleza cuántica.

Una de las predicciones de Einstein es que la gravedad desacelera el tiempo. Para los objetos muy grandes, este efecto puede ser extremo, tal y como lo describe la película Interstellar, donde, pasar una hora en un planeta que orbita en torno a un agujero negro equivale a pasar siete años en la tierra.

Esto también afecta físicamente. Así lo demuestran los experimentos de laboratorio con relojes atómicos que revelaron que tu cabeza envejece ligeramente más rápido que tus pies debido a las pequeñas diferencias en las fuerzas del campo gravitacional.

Los cálculos de Pikovski muestran que las moléculas puestas en superposición, también experimentarán esta diferencia en el tiempo, lo cual podría alterar su estado cuántico. Esto sucede debido a que las uniones entre átomos en una molécula actúan como una especie de resortes haciendo que la molécula vibre constantemente. Si una molécula está en superposición con dos estados que están a diferentes alturas del suelo, cada estado vibrará a un ritmo diferente, destruyendo así la superposición.

Rerefencia: Nature Physics, DOI: 10.1038/nphys3366

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