sábado, 29 de agosto de 2015

Límite entre la física clásica y cuántica

Una historia, para ser bien entendida, debe puntualizar con claridad sus principios, las raíces de donde nace, crece y se dilata, frondosa de sombras y frutos, de enseñanzas. Los físicos tienen dos descripciones de la naturaleza muy diferentes. La mecánica clásica explica el movimiento de objetos macroscópicos como las ruedas, los planetas y las galaxias, y describe las relaciones entre una causa y su efecto. La mecánica cuántica explica el mundo microscópico de los átomos, las moléculas y partículas elementales, a los que describe con leyes probabilísticas. La segunda teoría se considera más fundamental que la primera, por lo que tendría que englobarla; y así sucede, la mecánica cuántica se funde con la clásica a cierta escala (técnicamente cuando la constante de Planck se vuelve nula). ¿Cómo es la naturaleza de la transición? Los experimentadores han creado átomos –objetos cuánticos- que obedecen, durante un corto período de tiempo, las leyes clásicas. Para producirlos hay que comunicarles energía, con un láser, hasta que se hinchen y alcancen un tamaño que supere unas diez mil veces las dimensiones de un átomo normal. A tal escala, la posición de los electrones se localiza, o por lo menos su órbita deja de ser una nebulosa que solo representa posiciones probables (tal y como propone la mecánica cuántica); sucede entonces que el electrón traza alrededor del núcleo una elipse, como hacen los planetas en torno al Sol. En otras palabras, los experimentadores han conseguido observar aspectos clásicos en los electrones de un átomo, tales como la localización espacial y el movimiento a lo largo de una trayectoria orbital; si bien es cierto que estas acciones subsisten sólo durante períodos de tiempo muy cortos. En resumen, los experimentos han mostrado que las órbitas clásicas de un electrón caben en la moderna física.

¿Tiene algún interés entender el límite clásico de los átomos? Piense el entendido lector que la técnica moderna ha difuminado las diferencias entre el mundo microscópico y el macroscópico. Un científico emplearía la mecánica clásica para predecir un eclipse lunar y la cuántica para investigar las desintegraciones de los núcleos atómicos; pero los ingenieros ya han iniciado la construcción de dispositivos mil y aún un millón de veces menores que un milímetro con los que esperan manipular átomos y moléculas individuales: la nanotecnología ha llegado sin haberse producido un debate público sobre sus beneficios e inconvenientes: no sé si solazarme o llorar.

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