Un nuevo artículo en Nature demuestra que la mecánica cuántica sigue cumpliéndose en objetos más grandes respecto a los que hasta ahora se habían podido verificar.

La mecánica cuántica nos dice que los objetos pequeños, como átomos o electrones, no tienen un estado bien definido, sino que su velocidad y su posición tienen "definiciones" inversamente proporcionales: si se intenta obligar a un electrón a quedarse quieto, nunca se conseguirá porque su velocidad empezará a crecer a la vez.

Esta naturaleza "indefinida" de la materia, de estar en varios puntos a la vez, provoca interferencias de tipo onda-onda entre partículas de materia - algo que ya no deberíamos seguir llamando extraño tras 100 años de conocerse perfectamente. El ejemplo mejor conocido de este efecto es el experimento de la doble rendija, que se reprodujo a principios del siglo XX con electrones disparados de uno en uno y definitivamente probó que la materia realmente es una onda (la función de onda, en mecánica cuántica).



Eso ocurre para objetos muy pequeños, pero obviamente no lo notamos en objetos macroscópicos. ¿Dónde está el límite de "lo cuántico", si es que existe?

Los físicos no han cejado en su intento de conseguir reflejar los efectos de mecánica cuántica en "objetos" cada vez más grandes, y el artículo publicado en Nature representa un nuevo hito al observarse interferencia cuántica entre moléculas "grandes", la Ftalocianina (C32H18N8) y otras moléculas derivadas (C48H26F24N8O8), con masas atómicas de 514 y 1298 AMU, respectivamente.

Para que esas moléculas tan enormes tengan longitudes de onda equivalentes a sus tamaños deben moverse muy despacio. Para conseguirlo, Juffmann et al. han dirigido un diodo láser azul a una película muy fina de dichas moléculas en una cámara de vacío, con lo que evaporaban unas pocas moléculas dejando intactas el resto. Una vez separadas, las moléculas se envían a través de un colimador para asegurar que llegan con la dirección adecuada a una barrera, que disponía de una serie de rendijas paralelas para producir la interferencia.

Para evitar la interacción de las moléculas con las rendijas a través de fuerzas (sobre todo van der Waals), usaron un recubrimiento especial para la rejilla.

© Nature
Esquema del experimento
Tras atravesar las rendijas, la posición de las moléculas se grabó usando microscopia de fluorescencia, con una resolución espacial y temporal suficiente para el experimento: la precisión en la localización es de unos 10nm (unos 100 átomos puestos uno al lado de otro).

Los investigadores pudieron ver aparecer los destellos de las moléculas al llegar una a una... pero, acumulando las posiciones de todos los destellos a lo largo del tiempo obtuvieron estas maravillosas imágenes (si quieres, lee sobre las matemáticas que explican el patrón de interferencia):

© Nature
La imagen formada por las moléculas a lo largo del tiempo, revelando claramente un patrón de interferencia
Los autores señalan que no encuentran otra explicación al patrón que no sea la interferencia cuántica.

¿Hasta dónde se podrá seguir empujando y seguiremos viendo los efectos de la cuántica? ¿Encontraremos el límite algún día?