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La respuesta m�s simple es que los objetos de mayor tama�o que el �tomo no est�n sujetos a las mismas leyes que imperan en la mec�nica cu�ntica, y que rigen a las part�culas subat�micas. Pero la frontera entre los mundos regidos por la f�sica cl�sica y la f�sica de part�culas sigue siendo un misterio para los cient�ficos.

Una de las ideas existentes es que todo comienza como un sistema cu�ntico, existiendo en un estado de superposici�n cu�ntico y, despu�s, al interactuar con un medio, se colapsa para concretarse en un estado cl�sico, siguiendo un proceso conocido como decoherencia cu�ntica (concreci�n de un estado determinado).

La decoherencia cu�ntica es por tanto un fen�meno f�sico susceptible de explicar la transici�n entre las leyes f�sicas cu�nticas y las leyes f�sicas cl�sicas tal como las conocemos en el mundo cotidiano o macrosc�pico. Esta teor�a fue formulada en 1970 por el f�sico alem�n Dieter Zeh, quien en 2002 concedi� una entrevista a Tendencias21 explicando que los as� llamados modelos de decoherencia permiten explicar la ausencia de superposiciones en los estados macrosc�picos de la materia, sin necesidad de una intervenci�n determinante del observador.

Ondas y decoherencia cu�ntica

Seg�n publica la revista NewScientist, un equipo de cient�ficos franceses propone ahora otra respuesta para esta inc�gnita, que ya hab�an esbozado el a�o pasado en un interesante art�culo.

Brahim Lamine de la Universidad Pierre et Marie Curie de Par�s, y sus colaboradores afirman que las llamadas ondas gravitacionales ser�an las responsables de la existencia de los objetos en un �nico estado, es decir, del paso del estado cu�ntico (superposici�n de diversos estados) a uno solo.

Se sabe que estas ondas, aunque nunca han sido detectadas directamente, son oscilaciones del espacio-tiempo generadas por eventos astrof�sicos violentos, como el Big Bang o las colisiones de agujeros negros.

Como consecuencia de dichos eventos, se producen en dicho espacio-tiempo unas ondas de amplitudes muy bajas que provocar�an, seg�n los investigadores, que la ambig�edad de estados t�pica de la f�sica subat�mica se colapse, dando lugar a un �nico estado.

C�lculos explicativos

Lamine y sus colaboradores calcularon c�mo estas fluctuaciones del espacio-tiempo podr�an contribuir a la decoherencia cu�ntica. As�, descubrieron que para sistemas de mucha masa, como la Luna, la decoherencia provocada por las ondas gravitacionales har�a que cualquier superposici�n cu�ntica se disipara inmediatamente.

En cambio, sobre los objetos sin masa o pr�cticamente sin masa (como las part�culas subat�micas), la ondas gravitacionales tendr�an un efecto insignificante, explican los cient�ficos.

Ahora, faltar�a lo m�s dif�cil: comprobar los resultados de los c�lculos. Para saber si las ondas gravitacionales realmente son la causa de la decoherencia cu�ntica de los objetos macrosc�picos, los cient�ficos proponen usar un interfer�metro de ondas de materia, que permitir�a hacer pasar las mol�culas de �sta a trav�s de m�ltiples rejillas.

Dado que las mol�culas tienen una naturaleza similar a las ondas, se difractar�an en dicho paso, y las ondas de difracci�n producidas interactuar�an entre s� produciendo un patr�n de interferencias.

La decoherencia cu�ntica destruir�a ese patr�n, as� que en principio este sistema podr�a funcionar como test sobre si el efecto de decoherencia de las fluctuaciones del espacio-tiempo encaja con las predicciones.

Pruebas imposibles

El trabajo de Lamine y sus colaboradores fue presentado el mes pasado en el encuentro Gravitation and Fundamental Physics in Space, celebrado en los Alpes Franceses. A pesar de que su propuesta resulta de enorme inter�s, parece que de momento es imposible en la pr�ctica, con los interfer�metros actuales.

En experimentos pioneros realizados por Anton Zeilinger, Markus Arndt y colaboradores, en la Universidad de Viena, se consigui� generar interferencias con haces de fulerenos o buckyesferas de carbono 60, pero incluso con mol�culas de este tama�o el efecto de las ondas gravitaciones result� demasiado peque�o como para ser observado.

Seg�n Lamine, el efecto ser�a mensurable s�lo con sistemas grandes de alta energ�a. Haces supers�nicos de alrededor de 3.000 �tomos de carbono podr�an servir para hacer la prueba, si se les hace interferir sobre un �rea de alrededor de un metro cuadrado. Pero, de momento, estas medidas sobrepasan el alcance de cualquier tecnolog�a disponible.

Algunas teor�as especulativas predicen, sin embargo, que la decoherencia cu�ntica podr�a ocurrir a escalas de energ�a menores a las predichas por Lamine. Si esto es as�, se podr�a realizar el experimento.

Tambi�n buscando la materia oscura

La existencia de ondas gravitacionales fue predicha en la teor�a de la gravitaci�n de Einstein, a principios de siglo XX, pero su detecci�n resulta problem�tica porque dichas ondas dejan trazas muy d�biles al pasar por la Tierra.

Los dispositivos creados hasta ahora para detectarlas han sido, por tanto, altamente sensibles, y es ah� precisamente donde radica su problema: su sensibilidad reacciona ante cualquier otro tipo de vibraci�n, aunque no sea de ondas gravitacionales, lo que confunde los resultados.

Tal y como explicamos en un art�culo anterior, la observaci�n y la medici�n directa de las ondas gravitacionales resulta, a pesar de todas estas dificultades, uno de los desaf�os m�s importantes de la f�sica actual.

Con estas mediciones se podr�a no s�lo comprobar que la teor�a de Lamine y sus colaboradores es cierta, sino tambi�n desvelar los secretos de una fracci�n del universo hasta ahora inobservada, pero que constituye el 96% del cosmos: la materia oscura.

Publicado originalmente en Tendencias 21