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Astronomia - Espacio Profundo
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    Nanomáquinas con efectos cuánticos

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    Se ha logrado medir efectos cuánticos en nanomáquinas. Esto permite decir que si estos efectos medidos son reales, tal vez otros fenómenos cuánticos mas bizarros tambien lo sean.


    Nanomaquinas con efectos cuanticos
     
    Los físicos dicen que han fabricado un objeto que se mueve apenas iluminandolo. Esta experiencia fue inspirada tratando de poner materia ordinaria tan pequeña que tengan efectos cuanticos.   

    Puede ser una “fantasía,” admite a Keith Schwab de la universidad de Cornell en Ithaca, N.Y., uno de los investigadores.

    La investigación está en la mecánica quántica, el reino de las particulas submicroscópicas. Allí, las cosas se comportan con indiferencia total de nuestro sentido común.   

    A esta escala, algo puede estar en dos lugares al mismo tiempo, ser al mismo tiempo ondas y partículas; adquirir algunas características solamente en el momento en que se miden; y de actuar en sincronia con otra particula, aunque esten lejos, sin una manera evidente de comunicarse.   

    Aunque estos bloques minúsculos de nuestro universo hacen esto, las cosas relativamente enormes que vemos a diario no lo hacen. El comportamiento al azar se diluye cuanto más grande una cosa llega a ser. Esto es porque cuando las particulas cuánticas se combinan para hacer objetos ordinarios, las reglas que gobiernan el comportamiento de cada componente agrega nuevas reglas al producto.

    Cuantos mas grandes son, las leyes de comportamiento se parecen cada vez mas a nuestra realidad familiar.  

    ¿Pero cuan pequeño debe ser puede algo para comportarse según la fisica cuantica? Es lo que Schwab y sus colegas decidieron descubrir.

     

    Espacio Profundo
    La linea gris plata que va de arriba a la
    derecha a abajo a la izquierda, es el
    'resonador namomecanico'.
    Un aparato sub microscopico puede ha-
    cerla vibrar como una cuerda de  una
    guitarra.
    La imagen fue tomada con un micros-
    copio electronico de barrido,  y coloreada.
     
    (Cour­te­sy Cor­nell Uni­ver­si­ty)
    En el trabajo publicado el 14 de septiembre en la prestigiosa Revista de Investigacion Nature, describen como construyeron un dispositivo colosal para los estándares cuánticos: cerca de nueve milésimos de milímetro, conteniendo unos 10 billones de átomos.    

    El objeto era una astilla del aluminio y un tipo de de cerámica, fijo en ambos extremos pero libre para vibrar como una cuerda de una guitarra. Para medir sus movimientos, los científicos fijados próximos un detector minúsculo llamado 'Transistor superconductor de un solo electron'.   

    Encontraron que los movimientos al azar de las partículas cargadas (electrones) en el detector emanaban fuerzas que afectaron la astilla metálica. Cuando el detector fue puesto para la sensibilidad máxima, estas fuerzas retrasaron las vibraciones de la astilla, enfriandola consecuentemente.

    Un objeto cuanto mas vibra, se encuentra a mas temperatura, y viceversa. A escala normal, el objeto se tendria que haber calentado.

    Este efecto, dijo Schwab, es un fenómeno básicamente mecanico cuántico llamado 'back action', en la cual el acto de observar algo realmente le da un 'empujon'.    

    Back Action en fisica cuantica tambien implica la imposibilidad de conocer la localización exacta de una partícula y su velocidad simultáneamente. Esta limitación se llama el principio de la incertidumbre.
    Un ejemplo simple: el lugar y la velocidad que se miden requiere algún detector que pueda “ver” la partícula. Pero esto implica 'iluminarlo' con alguna onda (por ej. ondas de radio), que le da un empuje al azar a la particula analizada.   

    Con este mecanismo hicieron mediciones. Normalmente, tal movimiento no enfriaria al objeto. Pero el movimiento puede ser por ejemplo opuesto a los movimientos en curso y retardarlos, frenandolos. Este es un fenomeno puramente cuantico.

    Si el back action funciona en un objeto tan grande como la astilla, Schwab razonó, quizá también pueden ser verdad las otras reglas mecanico-cuanticas. Particularmente intrigante, él dijo, es el principio de la superposición, que sostiene que una partícula puede estar en dos lugares al mismo tiempo.   

     

     


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