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» TN corrientes
Fecha: 08/10/2025 00:15
Sociedad Nobel de Física: dónde está la barrera entre lo chico y lo grande, el aporte de los premiados Martes, 7 de octubre de 2025 Los galardonaron por el llamado "efecto túnel cuántico macroscópico” y la “cuantización de la energía en un circuito eléctrico”. Lo que lograron fue trasladar las leyes de la física cuántica a un modelo macroscópico y sacar conclusiones inéditas. Si hay alguna remota manera de, al menos como un intento, ponerse en los zapatos del francés Michel H. Devoret, el británico John Clarke y el estadounidense John M. Martinis, los tres laureados con el Premio Nobel a la Física, sin dudas es respirar hondo, relajar la imaginación y dejarse llevar cinco minutos por una explicación reduccionista pero accesible de qué es la mecánica cuántica y qué significa eso tan críptico por lo que los galardonaron este martes: el llamado "efecto túnel cuántico macroscópico” y la llamada “cuantización de la energía en un circuito eléctrico”. Dos cosas: 1) es un tema difícil por donde se lo mire. 2) Vale la pena animarse. En especial porque el que medió en las explicaciones que sigue fue un paciente investigador argentino que habló con Clarín del modo más llano posible. Es experto en estos temas y además trabaja (y tiene un paper publicado) nada menos que con uno de los colaboradores de Devoret, el francés en la terna ganadora del Nobel. Su nombre es Fernando Lombardo y es investigador Principal del Conicet, además de profesor titular en una materia (Electrodinámica cuántica de circuitos) que él mismo creó y logró sumar hace dos años a la carrera de Física de la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA, dedicada de lleno al asunto que nos ocupa. “Soy una de las tres personas que en Argentina se dedican a esto”, arrancó. Ahora bien, ¿qué es “esto”? Para seguir y entender lo mínimo de la mecánica cuántica, se requerirá una voluntad casi ficcional. Y, sin embargo, el mundo cuántico es sorprendentemente real, sin contar que está impulsando algunos de los mayores avances tecnológicos que tienen en vilo a las grandes potencias políticas, económicas e industriales del mundo. Es que, como señalaba uno de los laureados este martes, las nuevas computadoras y teléfonos celulares dependen en buena medida de las investigaciones que estos tres galardonados hicieron en los 80, aportes cruciales a una disciplina que tiene un siglo, de vida, desde que el danés Niels Bohr avanzó en la comprensión de eso que entonces y ahora sigue sonando nuevo, raro y casi imposible: la mecánica cuántica. Premio Nobel de Física: rompecabezas cuántico para armar Una analogía, para arrancar. Por el conocimiento popular, la escuela, las películas o la experiencia cotidiana, uno más o menos es capaz de imaginar qué le pasará (o le podría pasar) a un churrasco si lo calienta mucho y, después, muchísimo. También, si lo tira abajo de un camión y lo pisa furiosamente, o si lo arroja a lo bestia hacia el techo. También es fácil de imaginar qué le pasará al churrasco al freezarlo o colocarlo en una de esas modernas cámaras de criopreservación con nitrógeno, donde el frío sea completamente inhumano. Del mismo modo, es posible imaginar qué le pasará si se lo sumerge en agua y se lo deja unos meses, o si queda sumergido en formol, o si, embadurnado con miel o con témpera escolar, o petróleo, queda tirado arriba de la alfombra del living durante varios días. Se lo podría cortar en pedacitos lo más chicos que nos sea posible, y seguiríamos pudiendo imaginar el destino y transformación del churrasco. Se podría estar toda la nota sumando escenarios como estos o más delirantes, y todos serían imaginables. Pero, ¿qué tal si las condiciones a las que sometemos el churrasco nos fueran tan ajenas que, aunque tuviéramos la certeza de que existen en este mundo, no pudiéramos entender racionalmente ni imaginar lo que le pasará ni qué cambios sufrirá? Bajo esas otras condiciones, al churrasco le pasará algo nuevo, que en principio nos costará creer. Y nos parecerá literalmente “increíble” porque todo lo que consideramos posible-creíble (salvo que sea de carácter sobrenatural o ficcional), ocurre bajo las leyes de la Física convencional. Sin embargo, hace 100 años que la ciencia explora unas leyes distintas que se cumplen cuando se recrean las condiciones adecuadas. Existen, fueron probadas a escala microscópica y son las de la mecánica cuántica. Si sometiéramos el churrasco a esas condiciones particulares, le pasaría algo real, pero muy difícil de creer. En busca de un ancla para la física cuántica Cambiemos el churrasco por partículas elementales. Átomos, por ejemplo, cuya experimentación científica fue la que a lo largo del último siglo permitió entender que eran necesarias nuevas leyes (justamente, las de la cuántica) para explicar acabadamente su comportamiento. Porque, como dijo Lombardo en la entrevista, “los modelos clásicos que hace 100 años intentaron explicar el átomo, terminaron colapsando”. O sea, fallando. “Hasta que apareció Bohr para decir que la energía del átomo está cuantizada”, sumó. Este un punto sideral y para entenderlo hay-que-abrir-la-cabeza. Porque, contra lo que sabemos de la realidad que nos rodea, a los átomos les pasa otra cosa: “Su energía no tiene un valor continuo de 0 a 100, por ejemplo, como podría ocurrir con la temperatura de una habitación, que puede estar a 10 grados o a 20, y que para pasar de una temperatura a otra, necesariamente atraviesa los números intermedios. Los átomos no se comportan así. Un átomo puede tener un valor, pero luego no pasa a otro estadío continuo. Por eso se dice que su energía no es continua sino discreta. ¡Entender esto fue un golpe al sentido común!” Una vez aceptada esa premisa, habrá que dar por verdadera otra, si se quiere entender el hallazgo de los Nobel en Física. Y es que la materia, en determinadas condiciones específicas y en esta escala más que minúscula, se comporta de manera ondulatoria. Veamos: si uno lanza un átomo en línea recta paralela al piso, a toda velocidad contra una pared ancha y de, pongamos, cuatro metros de altura, como si fuera una pelota que se tirá al frontón, resulta que en lugar de rebotar y retroceder, en el mundo cuántico podría terminar desparramada de modo tal (ondulatoriamente) que atravesará el otro lado del muro, sin siquiera tener cosquillas. Los tres físicos laureados con el Premio Nobel 2025 Según Lombardo, una vez que los físicos entendieron estas nuevas reglas, en cierto momento se hicieron una pregunta fundamental, y acá entran nuestros Nobel de Física: “Era claro que podías agarrar un sistema equis y cortarlo en pedacitos cada vez más chicos, hasta achicarlo todo lo posible, y estudiar su comportamiento cuántico. Pero, ¿se podría ver ese mismo comportamiento al revés? O sea, ¿sería posible que un sistema grande también respondiera a las leyes de la cuántica?" Los físicos siempre buscan desarrollar teorías abstractas que expliquen fenómenos de la naturaleza. Para eso hacen todo tipo de experimentos. El desafío del nuevo trío de físicos Nobel fue justamente ver si lo mismo que se había probado sobre el comportamiento de "un" átomo o electrón podía escalarse a "conjuntos" de átomos o electrones. O sea, si la observación microscópica podía replicarse macroscópicamente. Porque, “si la cuántica fuera la teoría fundamental de la naturaleza y sirviera para explicar lo que pasa en todas las escalas, cuando yo quiero pasar por la abertura baja del vagón del subte, en lugar de chocarme y hacerme un chichón, mi materia debería ondular (técnicamente, difractar). Pero, desde ya, ¡no pasa eso!” La explicación de por qué no ocurre es que, las condiciones que precisa la cuántica para desenvolverse son muy pero muy específicas. Para que ocurran, “no debe haber interacción con otros sistemas”, explicó Lombardo: “Uno debería estar en unas condiciones imposibles: sin temperatura gradual, sin gravedad... esas son las condiciones en las que quedan las partículas elementales en estos experimentos”. Sin embargo, los laureados por la Academia Sueca lo lograron. Pasaron de la escala microscópica a la macroscópica: “Recrearon átomos, como una simulación y lograron que colectivamente se comporten según las leyes de la mecánica cuántica”. Nobel de Física 2025 El túnel macroscópico y los circuitos superconductores Un esfuerzo más. Los circuitos eléctricos que usamos todos los días son semiconductores: pierden energía en el camino (por lo que se llama disipación), y por eso las cosas con algún tipo de consumo energético tienden a calentarse. Pero, bajo las condiciones del mundo cuántico (sea para estos experimentos como para toda la tecnología que se intenta impulsar hoy, con computadoras de rendimiento astronómicamente superior o sistemas de telecomunicaciones que facilitarán y mejorarán todos los procesos en el futuro), los circuitos que se usan son superconductores. Los circuitos superconductores sólo funcionan bajo las premisas de la cuántica. Y prácticamente no pierden energía en el camino, por lo que casi no se calientan, algo que sabe cualquiera que tenga un celular en la mano prendido hace mil horas y cuya temperatura es normal. Aunque no son sistemas cuánticos, las plaquetas cada vez más chiquitas en esos dispositivos microelectrónicos empiezan de a poco a manotear e incorporar procesos de la mecánica cuántica, contó el investigador. “Lo que hicieron los premiados fue en los 80 hacer experimentos utilizando circuitos superconductores que -utilizando una temperatura extremadamente baja, que es una de las condiciones en este terreno- lograron simular el comportamiento de la mecánica cuántica a nivel macroscópico”, explicó. Lo hicieron “de una manera súper ingeniosa, resultado de un aparatito que armaron, que lograron que fuera cuántico, y que tenía un tamaño manejable, como para poner encima de la mesada del laboratorio”. Y así, “concretaron el fenómeno cuántico de la superconductividad del flujo energético sin pérdida por disipación”. En el anuncio de Premio Nobel, se habló del “efecto túnel”. Es la cualidad ya comentada arriba: esa por la que los electrones fluyendo por esos circuitos superconductores pueden atravesar barreras (como si tomaran túneles mágicos). O sea, la capacidad de la materia de ondular, siempre que las condiciones cuánticas no tengan interferencia de otros sistemas. Y, desde ya, como se dijo, la relación entre la corriente y el voltaje de las partículas en ese sistema macroscópico, no será lineal, como en la electricidad común y corriente. Será una relación discreta, según las leyes de la mecánica cuántica. “Lograron armar una arquitectura sólida y prominente, que es la que abrió la puerta a armar las computadoras cuánticas que están en desarrollo hoy”, explicó Lombardo, y, concluyó: “La gente suele creer que lo grande es explicado por la física clásica y lo chico, por la física cuántica, pero estos científicos de la ciencia básica se hicieron una pregunta clave. ¿Dónde está la barrera entre lo chico y lo grande? Era necesario responderlo”. Martes, 7 de octubre de 2025
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