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INTRODUCCIÓN ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA

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La paradoja EPR y la no separabilidad

 

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La era de Planck
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El desacoplamiento de los neutrinos y la era leptónica
La nucleosíntesis primordial
La recombinación y la radiación fósil
Las fluctuaciones de densidad primordiales

Algunas curiosidades
La dualidad onda-partícula
La paradoja EPR y la no separabilidad
El ajuste de las constantes fundamentales
El gato de Schrödinger
Los universos paralelos

 

 

 

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Según la teoría del Big Bang, el Universo se originó en una singularidad espaciotemporal de densidad infinita matemáticamente paradójica. El universo se ha expandido desde entonces, por lo que los objetos astrofísicos se han alejado unos respecto de los otros.

 

La paradoja EPR y la no separabilidad

La dualidad onda-partícula en mecánica cuántica no es un problema en sí. Simplemente pone en evidencia el hecho de que las partículas elementales no se comportan como los objetos de la vida cotidiana, y que nuestros conceptos familiares son inadecuados para describir el mundo microscópico.

Dificultades más serias se plantean cuando se consideran algunas consecuencias del indeterminismo. Es, en particular, el caso de la paradoja EPR, basada en una experiencia propuesta en 1935 por Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen, con el fin de poner de relieve contradicciones supuestas de la mecánica cuántica.

La experiencia

La experiencia es la siguiente. Imaginemos un laboratorio tapizado de detectores de fotones. En medio de la habitación, coloquemos un átomo estimulado de forma tal que emita simultáneamente dos fotones después de un cierto lapso de tiempo. Por razones de simetría, estos dos fotones deben desplazarse en direcciones exactamente opuestas. Esto es lo que se observa: cuando un detector indica la captura de un fotón, el detector situado en el lado opuesto hace lo mismo.

Hasta aquí no hay problema. Pero analicemos la situación desde el punto de vista de la mecánica cuántica. Según esta última, los fotones no tienen dirección particular antes de ser detectados, al igual que un electrón no tiene posición precisa. Todas las direcciones tienen una probabilidad idéntica mientras no observamos las partículas. Es sólo cuando nuestros detectores capturan uno de los fotones que se produce la elección de una dirección.

La paradoja

Este es el problema: el primer fotón se ve afectado de una dirección particular sólo en el momento en el que lo capturamos, y lo mismo para el segundo. Sin embargo, cuando son detectados, los dos fotones se encuentran en direcciones exactamente opuestas. ¿Cómo las dos partículas pueden aparecer simultáneamente en las extremidades opuestas de la habitación si no intercambiaron información al principio?

Tengamos en cuenta que el tamaño de laboratorio es irrelevante. Si colocamos nuestros detectores en las cuatro esquinas del Grupo Local, el resultado será idéntico. Los dos fotones, incluso separados por millones de años-luz, serán detectados en el mismo momento en direcciones exactamente opuestas, aunque no sabían en qué dirección se propagaban antes de ser observados.

La experiencia de Alain Aspect

Para Einstein y sus dos colegas, tal paradoja mostraba que la mecánica cuántica no era una descripción satisfactoria de la realidad. La situación quedó confusa hasta 1982, cuando el físico francés Alain Aspect mostró que la mecánica cuántica tenía completamente razón.

Alain Aspect realizó una experiencia similar con el principio precedente y estuvo en condiciones de probar que los fotones se comportaban exactamente como la mecánica cuántica lo predecía. No intercambiaban ninguna información a la salida y sólo aprendían su dirección en el momento de la captura. Lo que no les impedía aparecer finalmente en direcciones exactamente opuestas. La situación era, pues, verdaderamente paradójica, no estaba vinculada a un fallo de la mecánica cuántica.

La no separabilidad

Para tratar de explicar la paradoja EPR, debemos poner en entredicho la visión clásica del mundo microscópico. De hecho, la situación plantea problema porque consideramos los dos fotones como entidades distintas que poseen propiedades locales. Por contra, la paradoja ya no es una, si consideramos que las dos partículas forman un sistema con propiedades no localizadas en cualquiera de los fotones.

En esta interpretación, los dos fotones, incluso separados por millones de años-luz, están en contacto permanente. No tienen necesidad de intercambiar información con ayuda de un medio clásico limitado por la velocidad de la luz. Cuando uno es detectado, el otro lo sabe de manera instantánea. Las dos partículas pueden, pues, aparecer en direcciones opuestas sin consultarse previamente.

La paradoja EPR nos obliga así a introducir un nuevo concepto: la no separabilidad. Las partículas no pueden siempre describirse como entidades completamente independientes, sino deben a veces considerarse como elementos de un todo.

Tengamos en cuenta que se propuso otra interpretación de la paradoja EPR con la teoría de los universos paralelos.

 

 

ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA - ANTONIO HERAS - SON FERRER (CALVIÁ)

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