Pulse un interruptor en un día oscuro de invierno y su oficina se inundará de luz brillante, uno de los muchos milagros cotidianos de los que todos estamos generalmente ajenos.
Un físico probablemente describiría lo que está sucediendo en términos de la naturaleza de las partículas de la luz. Un átomo o molécula en el tubo fluorescente que está en un estado excitado se descompone espontáneamente a un estado de energía más bajo, liberando una partícula llamada fotón. Cuando elel fotón ingresa a su ojo, sucede algo similar pero a la inversa: el fotón es absorbido por una molécula en la retina y su energía eleva esa molécula a un estado excitado.
La luz es tanto una partícula como una onda, y esta dualidad es fundamental para la física que gobierna el mundo liliputiense de átomos y moléculas. Sin embargo, parece que en este caso la naturaleza ondulatoria de la luz puede ignorarse de manera segura.
Kater Murch, profesor asistente de física en Artes y Ciencias de la Universidad de Washington en St. Louis, podría darle un argumento al respecto. Su laboratorio es uno de los primeros en el mundo en observar la emisión espontánea con un instrumento sensible a laonda en lugar de la naturaleza de partículas de la luz, trabajo descrito en la edición del 20 de mayo de Comunicaciones de la naturaleza.
Su instrumento experimental consiste en un átomo artificial en realidad un circuito superconductor con dos estados, o niveles de energía y un interferómetro, en el que la onda electromagnética de la luz emitida interfiere con una onda de referencia de la misma frecuencia.
Esta forma de detección pone todo al revés, dijo. Todo lo que un detector de fotones puede decirle sobre la emisión espontánea es si un átomo está en su estado excitado o en su estado fundamental. Pero el interferómetro atrapa al átomo que se difunde a través de un cuanto "espacio de estado "compuesto por todas las combinaciones posibles, o superposiciones, de sus dos estados de energía.
Esto es realmente más complicado de lo que parece porque los científicos están rastreando una señal muy débil el campo electromagnético asociado con un fotón, y la mayoría de lo que ven en el patrón de interferencia es ruido cuántico. Pero el ruido lleva información complementaria sobre elestado del átomo artificial que les permite trazar su evolución.
Cuando se ve de esta manera, el átomo artificial puede moverse de un estado de energía más bajo a uno de energía más alta, incluso si sigue la inevitable trayectoria descendente al estado fundamental. "Nunca verías eso si estuvieras detectando fotones".Dijo Murch
Entonces, diferentes detectores ven la emisión espontánea de manera muy diferente. "Al observar la naturaleza ondulatoria de la luz, podemos ver esta encantadora evolución difusa entre los estados", dijo Murch.
Pero se vuelve más extraño. El hecho de que la excitación promedio de un átomo puede aumentar incluso cuando decae es una señal de que la forma en que miramos la luz podría darnos algo de control sobre los átomos que emitieron la luz, dijo Murch.
Esto puede sonar como una inversión de causa y efecto, con el efecto presionando sobre la causa. Es posible solo debido a uno de los efectos cuánticos más extraños: cuando un átomo emite luz, la física cuántica requiere la luz y el efecto.átomo para conectarse o enredarse, de modo que medir una propiedad de uno revela instantáneamente el valor de esa propiedad para el otro, sin importar cuán lejos esté.
O dicho de otra manera, cada medida de un objeto enredado perturba a su compañero enredado. Es esta acción cuántica de retroceso, dijo Murch, lo que podría permitir que un detector de luz controle el emisor de luz.
"El control cuántico ha sido un sueño durante muchos años", dijo Murch. "Un día, podemos usarlo para mejorar las imágenes de fluorescencia al detectar la luz de una manera que cree superposiciones en los emisores".
"Eso es a muy largo plazo, pero esa es la idea", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Original escrito por Diana Lutz. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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