El experimento de órbita libre con rayos X de interferometría láser ( FELIX ) [1] pertenece a una categoría de experimentos que exploran si los sistemas macroscópicos pueden estar en estados de superposición . Fue propuesto originalmente por el físico Roger Penrose en su libro de 2004 The Road to Reality específicamente para probar si ocurren procesos de decoherencia no convencionales como la decoherencia inducida gravitacionalmente o el colapso espontáneo de la función de onda de un sistema cuántico .
Posteriormente revisado para que se lleve a cabo como un experimento de mesa, [2] [3] si tuvo éxito, se estima que se habría superpuesto una masa de aproximadamente 10 14 átomos, aproximadamente nueve órdenes de magnitud más masiva que cualquier superposición observada hasta esa fecha ( 2003).
Configuración
La configuración experimental propuesta es básicamente una variación del interferómetro de Michelson pero para un solo fotón. Además, uno de los espejos tiene que ser muy pequeño y estar fijado a un oscilador micromecánico aislado. Esto le permite moverse cuando el fotón se refleja en él, de modo que pueda superponerse con el fotón. El propósito es variar el tamaño del espejo para investigar el efecto de la masa en el tiempo que tarda el sistema cuántico en colapsar.
Originalmente, los brazos del interferómetro tenían que extenderse en cientos de miles de kilómetros para lograr un tiempo de ida y vuelta de fotones comparable al período del oscilador, pero eso significaba que el experimento tenía que realizarse en órbita, reduciendo su viabilidad. La propuesta revisada [2] requiere que los espejos se coloquen en cavidades ópticas de alta delicadeza que atrapen los fotones el tiempo suficiente para lograr el retardo deseado.
Hay varios desafíos tecnológicos, pero todos están dentro de las capacidades de laboratorio de alta gama. El requisito principal es que la masa de la cavidad sea lo más pequeña posible. Para evitar ruido en el interferómetro y tener una baja probabilidad de emitir más de un fotón cada vez, se necesita una temperatura absoluta muy baja para el experimento, del orden de 60 μK. Por razones similares, y para evitar la decoherencia , el dispositivo experimental debe estar en condiciones de vacío ultra alto. Se calculó que la longitud de onda de los fotones era de aproximadamente 630 nm, por lo que las superficies reflectantes pueden ser lo más pequeñas posible y, sin embargo, evitar problemas de refracción y reflectividad. El oscilador micromecánico puede ser similar a los voladizos en microscopía de fuerza atómica y las superficies reflectantes que se usan típicamente en experimentos similares de alta exigencia no representan un desafío real. Se han propuesto varios mecanismos electromagnéticos elaborados para "restablecer" las cavidades a un estado estable antes de cada repetición del experimento.
Ver también
Referencias
- ^ Penrose, Roger (diciembre de 2002) [2000]. "Colapso gravitacional de la función de onda: una propuesta experimentalmente comprobable" (PDF) . El Noveno Encuentro de Marcel Grossmann . World Scientific. págs. 3–6. doi : 10.1142 / 9789812777386_0001 . ISBN 9789812777386. Consultado el 21 de junio de 2014 .
- ^ a b Marshall, William; Christoph, Simon; Penrose, Roger; Bouwmeester, Dik (septiembre de 2003). "Hacia superposiciones cuánticas de un espejo". Cartas de revisión física . 91 (13): 130401–130405. arXiv : quant-ph / 0210001 . Código Bibliográfico : 2003PhRvL..91m0401M . doi : 10.1103 / PhysRevLett.91.130401 . PMID 14525288 .
- ^ Adler, Stephen; Bassi, Angelo; Ippoliti, Emiliano (9 de marzo de 2005). "Hacia superposiciones cuánticas de un espejo: un análisis exacto de sistemas abiertos - detalles de cálculo". Revista de Física A: Matemática y General . 38 (12): 2715–2727. arXiv : quant-ph / 0407084 . Código Bibliográfico : 2005JPhA ... 38.2715A . doi : 10.1088 / 0305-4470 / 38/12/013 .