La mecánica cuántica se basa en un conjunto de reglas matemáticas que describen cómo funciona el mundo cuántico. Estas reglas predicen, por ejemplo, cómo los electrones orbitan un núcleo en un átomo, y cómo un átomo puede absorber fotones, partículas de luz. El estándarLas reglas de la mecánica cuántica funcionan extremadamente bien, pero dado que todavía hay preguntas abiertas sobre la interpretación de la mecánica cuántica, los científicos no están seguros de si las reglas actuales son la historia final, lo que ha motivado a algunos científicos a desarrollar versiones alternativas de las reglas matemáticas., que pueden explicar adecuadamente los resultados de experimentos anteriores, pero proporcionan una nueva visión de la estructura subyacente de la mecánica cuántica. Algunas de estas reglas matemáticas alternativas incluso predicen nuevos efectos, que requieren nuevas pruebas experimentales.
Experiencia cotidiana de reglas matemáticas
En la vida cotidiana, si caminamos alrededor de un parque, terminamos en el mismo lugar, independientemente de si elegimos caminar en sentido horario o antihorario. Los físicos dirían que estas dos acciones conmutan. No todas las acciones necesitanSin embargo, si viajamos por el parque, caminamos en el sentido de las agujas del reloj, y primero encontramos dinero tirado en el suelo y luego nos encontramos con un heladero, saldremos del parque sintiéndonos renovados. Sin embargo, si en cambio viajamos en sentido antihorario, veremos al hombre de los helados antes de encontrar el dinero necesario para comprar el helado. En ese caso, podemos salir del parque sintiéndonos decepcionados. Para determinar qué acciones conmutan o no, los físicos proporcionan una descripción matemática del mundo físico..
En la mecánica cuántica estándar, estas reglas matemáticas usan números complejos. Sin embargo, recientemente se propuso una versión alternativa de la mecánica cuántica que usa números más complejos, llamados "hipercomplejos". Estas son una generalización de números complejos.nuevas reglas, los físicos pueden replicar la mayoría de las predicciones de la mecánica cuántica estándar. Sin embargo, las reglas hipercomplejas predicen que algunas operaciones que se conmutan en la mecánica cuántica estándar en realidad no se conmutan en el mundo real.
Buscando números hipercomplejos
Un equipo de investigación dirigido por Philip Walther ahora ha probado las desviaciones de la mecánica cuántica estándar predicha por la teoría cuántica hipercompleja alternativa. En su experimento, los científicos reemplazaron el parque con un interferómetro, un dispositivo que permite que un solo fotón viaje doscaminos al mismo tiempo. Reemplazaron el dinero y el helado con un material óptico normal y un metamaterial especialmente diseñado. El material óptico normal disminuyó ligeramente la luz a medida que pasaba, mientras que el metamaterial aceleró ligeramente la luz.
Las reglas de la mecánica cuántica estándar dictan que la luz se comporta igual sin importar si primero pasa a través de un material normal y luego a través de un metamaterial o viceversa. En otras palabras, la acción de los dos materiales en la luz conmuta.-la mecánica cuántica compleja, sin embargo, ese podría no ser el caso. A partir del comportamiento de los fotones medidos, los físicos verificaron que no se necesitaban reglas hipercomplejas para describir el experimento. "Pudimos establecer límites muy precisos sobre la necesidad denúmeros hipercomplejos para describir nuestro experimento ", dice Lorenzo Procopio, autor principal del estudio. Sin embargo, los autores dicen que siempre es muy difícil descartar sin ambigüedades. Lee Rozema, otro autor del artículo, dice" nosotrostodavía están muy interesados en realizar experimentos en diferentes condiciones y con una precisión aún mayor, para reunir más evidencia que respalde la mecánica cuántica estándar ". Este trabajo ha puesto límites estrictos a la necesidad de un hipTeoría cuántica compleja, pero hay muchas otras alternativas que necesitan ser probadas, y las herramientas recientemente desarrolladas proporcionan la vía perfecta para esto.
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Materiales proporcionado por Universidad de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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