Utah. Un estudio de la Universidad de Utah está aclarando un importante problema no resuelto de la física: la relación entre la teoría del caos, basada en la física newtoniana de 300 años de antigüedad, y la moderna teoría de la mecánica cuántica.

El trabajo ha demostrado una nueva propiedad fundamental de los “espines” magnéticos dentro de los núcleos o centros de los átomos de xenón helado, normalmente un gas. Esta propiedad parece consistir en la conducta caótica en un sistema cuántico.

El nuevo estudio ha sido dirigido por Brian Saam, un profesor de física de la Universidad de Utah.

La mecánica cuántica, que describe la conducta de las moléculas, los átomos, los electrones y otras partículas subatómicas, es vital para comprender cómo funciona la electrónica, cómo se comportan toda clase de materiales interesantes, cómo actúa la luz durante la comunicación por fibra óptica, y cómo funcionan otros fenómenos.

Teniendo en cuenta toda la tecnología gobernada por la física cuántica, no es irrazonable asumir que si se puede aplicar la teoría del caos de forma adecuada a los sistemas cuánticos, esto proporcionará nuevos conocimientos, nuevas tecnologías, y nuevas soluciones a problemas no conocidos todavía.

Al igual que los núcleos atómicos y sus electrones que los orbitan pueden tener cargas eléctricas, también tienen otra propiedad, el ‘espín’. El espín dentro de un núcleo atómico o un electrón es como uno de esos típicos imanes con forma de barra, y puede apuntar hacia arriba o hacia abajo, por tanto, con sus ‘polos’ posicionados de una de dos maneras.

Saam y Steven Morgan bombardearon átomos de xenón con un campo magnético, un haz de láser y pulsos de ondas de radio, para que los espines nucleares se alinearan en cuatro configuraciones diferentes en cuatro muestras de xenón helado.

A pesar de sus configuraciones iniciales diferentes, los “bailes” de los espines del xenón evolucionaron hasta finalmente estar sincronizados entre sí, tal como pudo ser medido usando resonancia magnética nuclear. Esa evolución tomó unas milésimas de segundo. Como una analogía, imagine millones de personas en una gran ciudad, que les resulta poco familiar a todas ellas. La gente comienza a caminar por lugares y en direcciones diferentes, con poco intercambio de palabras. Pero, al cabo de algún tiempo, todos los sujetos terminan caminando en la misma dirección.

Tal conducta de los espines nucleares había sido predicha en el 2005 por el tercer autor del estudio, el físico Boris Fine de la Universidad de Heidelberg en Alemania.

La evolución desde el desorden hasta el orden protagonizado por los espines nucleares de los átomos del xenón es una confirmación de la teoría del caos que, contrariamente a la noción popular, no implica el desorden completo. Cuando se tiene un sistema caótico que se caracteriza por la extrema aleatoriedad, paradójicamente puede producir una conducta ordenada después de una cierta cantidad de tiempo. Hay fuertes evidencias de que esto es lo que ha ocurrido en el nuevo experimento.

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