{"id":45607,"date":"2017-03-28T23:40:50","date_gmt":"2017-03-28T23:40:50","guid":{"rendered":"http:\/\/candas365.es\/noticias\/?p=45607"},"modified":"2017-03-28T23:40:50","modified_gmt":"2017-03-28T23:40:50","slug":"investigadores-del-instituto-de-ciencias-fotonicas-miden-simultaneamente-la-amplitud-y-el-angulo-del-spin-de-un-atomo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/candas365.es\/noticias\/investigadores-del-instituto-de-ciencias-fotonicas-miden-simultaneamente-la-amplitud-y-el-angulo-del-spin-de-un-atomo\/","title":{"rendered":"Investigadores del Instituto de Ciencias Fot\u00f3nicas miden simult\u00e1neamente la amplitud y el \u00e1ngulo del spin de un \u00e1tomo"},"content":{"rendered":"
Los sensores de \u00faltima generaci\u00f3n, como los esc\u00e1neres de imagen por resonancia magn\u00e9tica (IRM) y los relojes at\u00f3micos, son capaces de realizar mediciones con muy alta precisi\u00f3n. La IRM se utiliza para obtener imag\u00e9nes de tejidos profundos dentro del cuerpo humano y detectar si se padece una enfermedad, mientras que los relojes at\u00f3micos son cron\u00f3metros muy precisos utilizados para el GPS, la sincronizaci\u00f3n de internet, o incluso para estudios interferometr\u00edcos en radioastronom\u00eda.<\/p>\n
Se podr\u00eda pensar que estos dos instrumentos no tienen nada en com\u00fan, pero ambas tecnolog\u00edas se basan en la medici\u00f3n precisa del spin del \u00e1tomo, el movimiento girosc\u00f3pico de los electrones y el n\u00facleo. Respecto a esc\u00e1neres de IRM, por ejemplo, el \u00e1ngulo de orientaci\u00f3n del spin proporciona informaci\u00f3n sobre d\u00f3nde se encuentra el \u00e1tomo en el cuerpo, mientras que la cantidad de spin (la amplitud) se utiliza para distinguir diferentes tipos de tejido. Combinando ambos par\u00e1metros, la imagen por resonancia magn\u00e9tica permite obtener un mapa en 3D de los tejidos en el cuerpo.<\/p>\n
Durante mucho tiempo, se crey\u00f3 que la precisi\u00f3n en estas mediciones estaba limitada por el principio de incertidumbre de Heisenberg, que establece que medir con precisi\u00f3n una propiedad de un \u00e1tomo fija un l\u00edmite a la precisi\u00f3n de medici\u00f3n que se puede obtener en otra de sus propiedades. Por ejemplo, si medimos la posici\u00f3n de un electr\u00f3n con alta precisi\u00f3n, el principio de Heisenberg limita la precisi\u00f3n en la medici\u00f3n de su momento, es decir, su velocidad.<\/p>\n
Dado que la mayor\u00eda de los instrumentos at\u00f3micos miden dos propiedades (amplitud y \u00e1ngulo del spin), el principio parece indicar que las mediciones siempre contendr\u00e1n cierta incertidumbre cu\u00e1ntica. Sin embargo, esta condici\u00f3n asumida desde hace tiempo ha sido refutada por los investigadores del Instituto de Ciencias Fot\u00f3nicas (ICFO) Giorgio Colangelo, Ferran Martin Ciurana, Lorena C. Bianchet y Robert J. Sewell, dirigidos por el profesor ICREA del ICFO Morgan W. Mitchell. Su estudio se publica esta semana en la revista Nature, donde describen c\u00f3mo un instrumento bien dise\u00f1ado puede circunvalar casi por completo la incertidumbre cu\u00e1ntica.<\/p>\n
El truco del spin<\/strong><\/p>\n
El ‘truco’ consiste en darse cuenta de que el spin no tiene uno, sino dos \u00e1ngulos que lo describen, uno para la direcci\u00f3n norte-este-sur-oeste y el otro para determinar la elevaci\u00f3n por encima del horizonte. El equipo ha demostrado c\u00f3mo trasladar casi toda la incertidumbre al \u00e1ngulo que no es medido por el instrumento. De esta manera, lograron obedecer la exigencia del principio de incertidumbre de Heisenberg, pero ocultaron la incertidumbre en uno de los parametros que no pod\u00eda hacer ‘da\u00f1o’. Como resultado, fueron capaces de obtener una medida de amplitud angular con una precisi\u00f3n sin precedentes, sin ser afectada por la incertidumbre cu\u00e1ntica.<\/p>\n
El profesor Mitchell usa una s\u00f3lida analog\u00eda y explica: \u00abPara los cient\u00edficos, el principio de incertidumbre es muy frustrante, ya que nos gustar\u00eda saberlo todo, pero Heisenberg dice que no podemos. En este caso, sin embargo, encontramos una manera de saber todo lo que nos importa. Es como la canci\u00f3n de los Rolling Stones: No siempre puedes conseguir lo que quieres\/ pero si lo intentas a veces quiz\u00e1s encontrar\u00e1s\/ obtienes lo que necesitas\u00bb.<\/p>\n
En su estudio, los investigadores enfriaron una nube de \u00e1tomos a unos pocos microgrados Kelvin, aplicaron un campo magn\u00e9tico para producir movimiento de los spins, como sucede en la IRM, e iluminaron la nube con un l\u00e1ser para medir la orientaci\u00f3n de spins at\u00f3micos. As\u00ed observaron que tanto el \u00e1ngulo de spin como su amplitud pueden ser monitoreados continuamente con una precisi\u00f3n m\u00e1s all\u00e1 de los l\u00edmites previamente esperados, aunque contin\u00faan obedeciendo el principio de Heisenberg.<\/p>\n
La nueva t\u00e9cnica abre una nueva v\u00eda para desarrollar instrumentos mucho m\u00e1s precisos<\/em><\/strong><\/p><\/blockquote>\n
En cuanto a los desaf\u00edos que se enfrentaron durante el experimento, Colangelo comenta: \u00abPrimero tuvimos que desarrollar un modelo te\u00f3rico para ver si lo que quer\u00edamos hacer era realmente posible. Luego, no todas las tecnolog\u00edas que utilizamos para el experimento exist\u00edan cuando empezamos. Entre ellos, tuvimos que dise\u00f1ar y desarrollar un detector particular que fuera lo suficientemente r\u00e1pido y generar\u00e1 muy poco ruido. Tambi\u00e9n tuvimos que mejorar mucho la forma en que est\u00e1bamos ‘preparando’ los \u00e1tomos y encontrar una manera de usar eficientemente todo el rango din\u00e1mico que ten\u00edamos en el detector. Fue una batalla contra el lado oscuro de la cu\u00e1ntica, \u00a1pero lo conseguimos!\u00bb.<\/p>\n
Seg\u00fan los autores, los resultados del estudio son de suma importancia ya que esta nueva t\u00e9cnica muestra que es posible obtener mediciones a\u00fan m\u00e1s precisas de los spins at\u00f3micos. Esto abre una nueva v\u00eda para desarrollar instrumentos mucho m\u00e1s precisos, permitiendo la detecci\u00f3n de se\u00f1ales, como las ondas gravitacionales o la actividad cerebral, con una precisi\u00f3n sin precedentes.<\/p>\n
Los sensores de \u00faltima generaci\u00f3n, como los esc\u00e1neres de imagen por resonancia magn\u00e9tica (IRM) y los relojes at\u00f3micos, son capaces de realizar mediciones con muy alta precisi\u00f3n. La IRM se utiliza para obtener imag\u00e9nes de tejidos profundos dentro del cuerpo humano y detectar si se padece una enfermedad, mientras que los relojes at\u00f3micos son cron\u00f3metros<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":45608,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[143],"tags":[],"class_list":{"0":"post-45607","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-sociedad"},"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t
![\"\"](\"https:\/\/candas365.es\/noticias\/wp-content\/uploads\/2017\/03\/Heisenberg-360x240.jpg\")
Los sensores de \u00faltima generaci\u00f3n, como los esc\u00e1neres de imagen por resonancia magn\u00e9tica (IRM) y los relojes at\u00f3micos, son capaces de realizar mediciones con muy alta precisi\u00f3n. La IRM se utiliza para obtener imag\u00e9nes de tejidos profundos dentro del cuerpo humano y detectar si se padece una enfermedad, mientras que los relojes at\u00f3micos son cron\u00f3metros muy precisos utilizados para el GPS, la sincronizaci\u00f3n de internet, o incluso para estudios interferometr\u00edcos en radioastronom\u00eda.<\/p>\n