Hispanopedia WikiEl experimento de órbita libre con rayos X mediante interferometría láser ( FELIX ) [1] pertenece a una categoría de experimentos que exploran si los sistemas macroscópicos pueden estar en estados de superposición . Fue propuesto originalmente por el físico Roger Penrose en su libro de 2004, " El camino a la realidad ", específicamente para probar si ocurren procesos de decoherencia no convencionales , como la decoherencia inducida gravitacionalmente o el colapso espontáneo de la función de onda de un sistema cuántico .
Revisado posteriormente para llevarlo a cabo como un experimento de mesa, [2] [3] se estima que, si hubiera tenido éxito, se habría superpuesto una masa de aproximadamente 10 14 átomos, aproximadamente nueve órdenes de magnitud más masiva que cualquier superposición observada hasta esa fecha (2003).
Configuración
El experimento propuesto es básicamente una variante del interferómetro de Michelson , pero para un único fotón. Además, uno de los espejos tiene que ser muy pequeño y estar fijado a un oscilador micromecánico aislado. Esto le permite moverse cuando el fotón se refleja en él, de modo que puede superponerse al fotón. El objetivo es variar el tamaño del espejo para investigar el efecto de la masa en el tiempo que tarda el sistema cuántico en colapsar.
Originalmente, los brazos del interferómetro debían extenderse cientos de miles de kilómetros para lograr un tiempo de ida y vuelta de los fotones comparable al período del oscilador, pero eso significaba que el experimento debía realizarse en órbita, lo que reducía su viabilidad. La propuesta revisada [2] requiere que los espejos se coloquen en cavidades ópticas de alta precisión que atraparán los fotones durante el tiempo suficiente para lograr el retraso deseado.
Existen varios desafíos tecnológicos, pero todos están dentro de las capacidades de laboratorio de alta gama. El requisito principal es que la masa de la cavidad se mantenga lo más pequeña posible. Para evitar el ruido en el interferómetro y tener una baja probabilidad de emitir más de un fotón cada vez, se necesita una temperatura absoluta muy baja para el experimento, del orden de 60 μK. Por razones similares, y para evitar la decoherencia , el dispositivo experimental tiene que estar en condiciones de ultra alto vacío. La longitud de onda de los fotones se calculó en aproximadamente 630 nm para que las superficies reflectantes puedan ser lo más pequeñas posible y, sin embargo, evitar problemas de refracción y reflectividad. El oscilador micromecánico puede ser similar a los voladizos en la microscopía de fuerza atómica y las superficies reflectantes que se utilizan típicamente en experimentos similares de alta exigencia no plantean un desafío real. Se han propuesto varios mecanismos electromagnéticos elaborados para "restablecer" las cavidades a un estado estable antes de cada repetición del experimento.
Véase también
Referencias
- ^ Penrose, Roger (diciembre de 2002) [2000]. "Colapso gravitacional de la función de onda: una propuesta comprobable experimentalmente" (PDF) . Novena reunión de Marcel Grossmann . World Scientific. págs. 3–6. doi :10.1142/9789812777386_0001. ISBN . 9789812777386. Recuperado el 21 de junio de 2014 .
- ^ ab Marshall, William; Christoph, Simon; Penrose, Roger; Bouwmeester, Dik (septiembre de 2003). "Hacia superposiciones cuánticas de un espejo". Physical Review Letters . 91 (13): 130401–130405. arXiv : quant-ph/0210001 . Código Bibliográfico :2003PhRvL..91m0401M. doi :10.1103/PhysRevLett.91.130401. PMID 14525288. S2CID 16651036.
- ^ Adler, Stephen; Bassi, Angelo; Ippoliti, Emiliano (9 de marzo de 2005). "Hacia superposiciones cuánticas de un espejo: un análisis exacto de sistemas abiertos: detalles de cálculo". Journal of Physics A: Mathematical and General . 38 (12): 2715–2727. arXiv : quant-ph/0407084 . Bibcode :2005JPhA...38.2715A. doi :10.1088/0305-4470/38/12/013. S2CID 14896336.