UTILIZAN NUEVA TECNICA DE LOGICA CUANTICA PARA VERIFICAR SI LA CONSTANTE DE ESTRUCTURA FINA REALMENTE ES VARIABLE

2 octubre 2011. La lógica cuántica es todo un campo nuevo y absolutamente fascinante de la física y podría – en definitiva – conducir a la fabricación de un ordenador cuántico. Y también podría ayudar a la búsqueda de la “teoría del todo” – el eslabón perdido entre la física tradicional y la física cuántica.

Una de las cuestiones fundamentales de la física del siglo 21 es si las constantes fundamentales posiblemente pueden variar.

Para probar esto en el caso de la constante de estructura fina, por ejemplo, los científicos tienen que medir las líneas espectrales de los átomos (es decir, su estructura interna) con más precisión que nunca.

La espectroscopia de lógica cuántica  proporciona este método. Los Físicos del Instituto QUEST en el Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) y de la Universidad Leibniz de Hannover han dado un paso decisivo más a este objetivo: en lugar de los acuerdos de láser complejos, todo lo que necesitan es un fuente de láser único para llevar un ión de magnesio solo a una parada completa.

Entonces utilizan este ion para determinar las propiedades de otro ion. El nuevo método ha sido publicado en la revista especializada Applied Physics B. Los nuevos resultados de investigación constituyen un paso más hacia la conclusión de una controversia científica, a saber, la cuestión de quién puede proporcionar mejores resultados de las mediciones astronómicas para comparar los datos medidos con las referencias de laboratorio.

En las investigaciones astronómicas, la luz se analiza cuando es generada por los cuásares y ha atravesado todo tipo de elementos, por ejemplo, el polvo cósmico, en su descenso a la Tierra. Los componentes individuales pueden ser identificados a través de las líneas espectrales de la luz del quasar. Si estos espectros son distintos de los que los investigadores han determinado en el laboratorio para los mismos elementos, esto posiblemente indica que la constante de estructura fina ha cambiado.

Estas comparaciones de referencia han arrojado resultados contradictorios. A fin de aclarar estas contradicciones, diferentes aspectos sistemáticos deben ser investigados. Uno de los aspectos fundamentales de la presente es la tasa de precisión de los espectros de laboratorio conocidos. La compleja estructura interna de los átomos e iones, que dejan una huella característica de la luz del quasar, hacen difícil que los procedimientos tradicionales de espectroscopia puedan hacerles frente.

Los científicos de la misión (Centro de Ingeniería e Investigación cuántica del espacio-tiempo) han concebido un ardid inteligente para detectar elementos como, por ejemplo, el hierro o iones de titanio, que son difíciles de medir directamente. Estos iones se pueden acoplar con otros iones de la misma carga, por la repulsión mutua de las partículas cargadas.

Juntos, los dos socios (iones) formarán un sistema de mecánica cuántica en la que uno de los socios puede ser manipulado y medido y, por tanto, proporciona información sobre el otro socio. En este caso, el primer socio, el llamado “ion lógico”, es un ión de magnesio. De alguna manera es utilizado como un “sensor” para el “ion espectroscopia” para ser investigado, lo que puede ser, por ejemplo, iones de titanio o de calcio.

Con este fin, los iones de magnesio primero tiene que ser enfriados por medio de la luz láser. Por la presente, tanta energía se hunde en lo que ya no se mueve. Luego, los investigadores pueden excitar las transiciones atómicas específicas dentro de la “espectroscopía de iones” – es decir, básicamente, pueden hacer que los electrones pasen a otro nivel de energía. Esto, a su vez, provoca una patada de retroceso, que establece los iones en movimiento y se puede detectar con gran sensibilidad en el “ion lógico”.

El primer paso del procedimiento de enfriamiento por láser se ha convertido en un procedimiento mucho más fácil ahora. Por lo general, los sistemas complejos, con varias fuentes de láser, que llenan grandes mesas ópticas, se utilizan para los fines de enfriamiento. Este grupo de científicos ha desarrollado un novedoso y, comparativamente mejor, sistema láser compacto que sólo necesita una única fuente.

Con este fin, la frecuencia de la luz emitida por un láser de fibra se multiplica con la ayuda de los cristales no lineales hasta una longitud de onda de 280 nm. Un modulador opto-electrónico genera un lateral de luz que está en resonancia con una transición en el ión de magnesio y se utiliza para la preparación del estado y el enfriamiento con láser de los iones.

“Con este acuerdo, hemos tenido éxito en el enfriamiento de un ión de magnesio en una sola una trampa de Paul hasta el estado fundamental de un modo longitudinal “, explica Piet Schmidt, Director del Instituto QUEST en PTB. “En un siguiente paso, queremos poner a prueba este sistema de enfriamiento de un cristal iónico que consiste en un ión de magnesio y un ión de calcio y luego, en un paso más, un peine de frecuencias se utiliza como un láser espectroscópico.”

Si esto funciona , las mediciones de laboratorio con precisión de los elementos como el titanio o de hierro (entre ellos los cambios de sus isótopos) podría estar a su alcance. Esto contribuiría a aclarar la cuestión de si la constante de estructura fina, posiblemente, sea variable.

fuente: El Daily Galaxy a través de http://www.ptb.de

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  1. [...] Una de las cuestiones fundamentales de la física del siglo XXI es si las constantes fundamentales pueden variar. Para probar esto en el caso de la constante de estructura fina, por ejemplo,se tienen que medir las líneas espectrales de los átomos con mayor precisión. Los Físicos del Instituto QUEST han dado un paso decisivo: en lugar de usar láser complejos, todo lo que necesitan es una única fuente láser para llevar un solo ión de magnesio a un estado de parada completa. En español universitam.com/academicos/?p=12748 [...]

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