Utilizando una peculiaridad de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, los investigadores han creado un cristal de berilio capaz de detectar campos electromagn\u00e9ticos incre\u00edblemente d\u00e9biles. El trabajo podr\u00eda usarse alg\u00fan d\u00eda para detectar hipot\u00e9ticas part\u00edculas de materia oscura llamadas axiones.<\/p>\n\n\n\n
Los investigadores crearon su cristal cu\u00e1ntico atrapando 150 part\u00edculas o iones de berilio cargados utilizando un sistema de electrodos y campos magn\u00e9ticos que ayudaron a superar su repulsi\u00f3n natural el uno por el otro, dijo Ana Maria Rey, f\u00edsica at\u00f3mica de JILA, un instituto conjunto entre el Instituto Nacional de Standards and Technology y la Universidad de Colorado Boulder, a Live Science.<\/p>\n\n\n\n
Cuando Rey y sus colegas atraparon los iones con su sistema de campos y electrodos, los \u00e1tomos se autoensamblaron en una hoja plana dos veces m\u00e1s gruesa que un cabello humano. Este colectivo organizado se parec\u00eda a un cristal que vibrar\u00eda cuando fuera perturbado por alguna fuerza externa.<\/p>\n\n\n\n
“Cuando excitas los \u00e1tomos, no se mueven individualmente”, dijo Rey. “Se mueven como un todo”.<\/p>\n\n\n\n
Cuando ese “cristal” de berilio encontr\u00f3 un campo electromagn\u00e9tico, se movi\u00f3 en respuesta, y ese movimiento podr\u00eda traducirse en una medida de la intensidad del campo. Pero las mediciones de cualquier sistema de mec\u00e1nica cu\u00e1ntica est\u00e1n sujetas a l\u00edmites establecidos por el principio de incertidumbre de Heisenberg, que establece que ciertas propiedades de una part\u00edcula, como su posici\u00f3n y momento, no pueden conocerse simult\u00e1neamente con alta precisi\u00f3n. El equipo descubri\u00f3 una manera de sortear este l\u00edmite con el entrelazamiento, donde los atributos de las part\u00edculas cu\u00e1nticas est\u00e1n intr\u00ednsecamente vinculados entre s\u00ed.<\/p>\n\n\n\n
“Al usar el entrelazamiento, podemos sentir cosas que de otra manera no ser\u00edan posibles”, dijo Rey.<\/p>\n\n\n\n
En este caso, ella y sus colegas enredaron los movimientos de los iones de berilio con sus giros. Los sistemas cu\u00e1nticos se asemejan a peque\u00f1as cimas y el giro describe la direcci\u00f3n, digamos hacia arriba o hacia abajo, hacia la que apuntan esas cimas.<\/p>\n\n\n\n
Cuando el cristal vibra, se mueve una cierta cantidad. Pero debido al principio de incertidumbre, cualquier medida de ese desplazamiento, o la cantidad de iones que se muevan, estar\u00eda sujeta a l\u00edmites de precisi\u00f3n y contendr\u00eda mucho de lo que se conoce como ruido cu\u00e1ntico, dijo Rey.<\/p>\n\n\n\n
Para medir el desplazamiento, “necesitamos un desplazamiento mayor que el ruido cu\u00e1ntico”, dijo.<\/p>\n\n\n\n
El enredo entre los movimientos de los iones y sus giros esparce este ruido, reduci\u00e9ndolo y permitiendo a los investigadores medir fluctuaciones ultra-diminutas en el cristal. Probaron el sistema enviando una onda electromagn\u00e9tica d\u00e9bil a trav\u00e9s de \u00e9l y vi\u00e9ndolo vibrar. El trabajo se describe el 6 de agosto en la revista Science.<\/p>\n\n\n\n
El cristal ya es 10 veces m\u00e1s sensible para detectar peque\u00f1as se\u00f1ales electromagn\u00e9ticas que los sensores cu\u00e1nticos anteriores. Pero el equipo cree que con m\u00e1s iones de berilio, podr\u00edan crear un detector a\u00fan m\u00e1s sensible capaz de buscar axiones.<\/p>\n\n\n\n
Los axiones son una part\u00edcula de materia oscura ultraligera propuesta con una millon\u00e9sima o mil millon\u00e9sima masa de un electr\u00f3n. Algunos modelos del axi\u00f3n sugieren que a veces puede convertirse en un fot\u00f3n, en cuyo caso ya no estar\u00eda oscuro y producir\u00eda un campo electromagn\u00e9tico d\u00e9bil. Si alg\u00fan axi\u00f3n pasara por un laboratorio que contenga este cristal de berilio, el cristal podr\u00eda detectar su presencia.<\/p>\n\n\n\n
“Creo que es un resultado hermoso y un experimento impresionante”, dijo a Live Science Daniel Carney, f\u00edsico te\u00f3rico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en Berkeley, California, que no particip\u00f3 en la investigaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
Adem\u00e1s de ayudar en la b\u00fasqueda de materia oscura, Carney cree que el trabajo podr\u00eda encontrar muchas aplicaciones, como buscar campos electromagn\u00e9ticos perdidos en cables en un laboratorio o buscar defectos en un material.<\/p>\n\n\n\n