Móviles y dispositivos conectados a internet y la imprevisibilidad de 100.000 personas contribuyeron a un conjunto de experimentos de física cuántica, conocidos como el gran test de Bell. Los resultados de la prueba, realizada el 30 de noviembre de 2016, se han publicado ahora en la revista Nature.
Pero antes de explicar los resultados de esta gran prueba, hay que remontarse a principios del pasado siglo cuando apareció la física cuántica. ¿Qué disputa había entre Albert Einstein y Niels Bohr? ¿Quién tiene razón? ¿Cómo funciona el test de Bell?
Einstein, Bohr y Bell
“Dios no juega a los dados”, escribió Albert Einstein en una carta. El científico hablaba de la física cuántica y su idea era que nada queda al azar en el universo. Sin embargo, un contemporáneo suyo, Niels Bohr, estaba convencido de que las partículas cuánticas improvisan.
“Einstein y Bohr son dos claros ejemplos de los dos bandos que se crearon con la aparición de la física cuántica”, explica Carlos Abellán, director de Quside e investigador del ICFO durante el estudio. “La física cuántica viola los principios básicos del realismo y la localidad”, añade. ¿Qué significa esto? Pues que, seamos científicos o no, tenemos arraigado que los objetos tienen “propiedades bien definidas independientemente de si los estamos mirando o no”. “Aunque no sepamos qué hay en una maleta, si te dicen que dentro está una pelota, a pesar de no verla, te la imaginas con una forma y color. Y esto es lo que te dice el realismo”, ilustra.
La localidad, otro concepto arraigado según Abellán, dice que todas las interacciones que tenemos con nuestro alrededor son locales, pasan cerca de nosotros. Un ejemplo es cuando mueves una silla, puedes cogerla y cambiarla de sitio, pero todo está pasando cerca, señala.
Pero al llegar la cuántica se “cargó” estos conceptos: “La física cuántica dice que los objetos [las partículas] no tienen características bien definidas hasta el momento en el que los mirábamos (realismo) y que hay efectos instantáneos en la distancia (localidad)”, explica Abellán. “Podemos coger dos partículas y ponerlas cada una en un lado del universo y si tocamos una tiene un efecto inmediato en la otra”, ilustra el investigador. Llegado este punto, se plantea una encrucijada: o se renuncia a los conceptos de realismo y localidad o la cuántica está equivocada. Y este era el debate que se abrió durante los años treinta del pasado siglo.
La disputa no se pudo empezar a resolver hasta que apareció John S. Bell que, en 1964, propuso la idea que lleva su nombre. El teorema de Bell propone una “receta que se podía hacer en el laboratorio”, con el objetivo de saber si esos conceptos realmente describen o no el universo. O de forma más sencilla, nos permite conocer quién tenía razón entre Einstein y Bohr.
El gran test de Bell
Desde entonces la física cuántica ha intentado resolver esta cuestión. “¿Qué hemos hecho nosotros? ¿Y por qué si ya se ha demostrado? El teorema de Bell da un resultado teórico. Se hacen unas asunciones que si vas al laboratorio y se cumple todo, puedes estar seguro de algo. Pero cuando vas al laboratorio no todo es perfecto: las asunciones se cumplen con hipótesis, etc.”, comenta Abellán.
El test consiste en separar dos partículas, como podrían ser electrones, y poner a cada uno en un laboratorio diferente para realizarle una pregunta (medición) que nada tuviera que ver con la separación de dichos electrones. Por ejemplo, a la hora de medir el spin se puede hacer de dos formas: en dirección vertical u horizontal, y los investigadores han de elegir. Pero el teorema de Bell dice que la manera en la que se selecciona aleatoriamente entre estas dos bases tiene que estar hecha de tal forma que las preguntas no estén relacionadas con las partículas en sí. "Esto es fundamental”, explica a Hipertextual. Dicho de otra forma: si en un interrogatorio el sospechoso puede tener influencia en qué preguntas le hacen, se le interrogará sobre lo que él quiere y así no le podrán pillar.
Para poder llevar a cabo los experimentos y que fueran aleatorios, los investigadores crearon dispositivos físicos que generaban números y con ellos se decidía, por ejemplo, si se medía el spin en la base horizontal o vertical. Sin embargo, “algunos investigadores decían que se estaban haciendo asunciones sobre el mundo físico para generar esos números aleatorios que luego se utilizan para sacar conclusiones del mundo físico”, señala Abellán.
¿Y cuál fue la respuesta a este problema? Pues que 100.000 individuos escogieran entre cero y uno mientras jugaban. “Las personas nos daban la posibilidad de tomar diferentes asunciones aleatorias (la combinación de ceros y unos que ellos escogieron) y alejadas de la física lo máximo posible, es decir, que las decisiones no estaban influenciadas por unos electrones que estaban en el laboratorio”, concluye.
Solvay 1927, la foto que es Historia de la Ciencia
¿Quién es el ganador de la batalla cuántica?
¿Einstein o Bohr? ¿Cuál es el bando ganador de la batalla por explicar la física cuántica? Después de los 12 experimentos del gran test de Bell en 5 continentes diferentes y con partículas distintas (electrones, protones y superconductores), la respuesta es que Einstein se equivocaba. “El realismo y la localidad no son una descripción correcta en nuestro universo, a menos en la escala atómica", señala Abellán a Hipertextual.
“Si asumimos que las personas podemos seleccionar de manera libre entre ceros y unos, es decir, sin influencias de lo que pasa en el laboratorio, entonces estamos seguros de que el realismo y la localidad no son una descripción correcta”, resuelve Abellán. Según defienden los científicos en su trabajo, Dios sí juega a los dados. ¿Habrá terminado la disputa?
