{"id":221858,"date":"2016-08-02T14:37:07","date_gmt":"2016-08-02T17:37:07","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/?p=221858"},"modified":"2016-08-11T14:39:14","modified_gmt":"2016-08-11T17:39:14","slug":"desorden-irreversible-en-el-mundo-de-los-atomos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/desorden-irreversible-en-el-mundo-de-los-atomos\/","title":{"rendered":"Desorden irreversible en el mundo de los \u00e1tomos"},"content":{"rendered":"
\"Un

L\u00c9O RAMOS<\/span>Un ejemplo de aumento de la entrop\u00eda: resulta imposible revertir la fragmentaci\u00f3n del plato completa y espont\u00e1neamenteL\u00c9O RAMOS<\/span><\/p><\/div>\n

F\u00edsicos brasile\u00f1os y europeos demostraron, por primera vez, que un min\u00fasculo n\u00facleo at\u00f3mico tambi\u00e9n sufre un fen\u00f3meno usual, bastante conocido por los seres humanos: los efectos irreversibles del paso del tiempo. Vali\u00e9ndose de los dispositivos de un laboratorio del Centro Brasile\u00f1o de Investigaciones F\u00edsicas (CBPF), en R\u00edo de Janeiro, registraron un aumento irreversible del grado de desorden en el interior de un \u00e1tomo del elemento qu\u00edmico carbono.<\/p>\n

En f\u00edsica, el grado de desorden se mide en una magnitud denominada entrop\u00eda, que casi siempre es creciente en los fen\u00f3menos del mundo macrosc\u00f3pico y, como m\u00e1ximo, se mantiene estable, pero nunca disminuye en un sistema aislado. Una de las consecuencias de que la entrop\u00eda siempre aumente es que, cuanto mayor es el desorden, m\u00e1s dif\u00edcil se vuelve revertir perfectamente un fen\u00f3meno. \u201cNo se puede deshacer la mezcla entre el caf\u00e9 y la leche luego de mezclarlos, por ejemplo\u201d, dice el f\u00edsico Robert Serra, investigador de la Universidad Federal del ABC (UFABC) e integrante del equipo que efectu\u00f3 los experimentos en el CBPF.<\/p>\n

Esto sucede porque el caf\u00e9 y la leche \u2012y todo lo dem\u00e1s en el mundo macrosc\u00f3pico\u2012 est\u00e1n constituidos por cantidades extremadamente elevadas de \u00e1tomos que mueven de las maneras m\u00e1s variadas posibles, en su mayor\u00eda aleatorias e incontrolables. Frente a una cifra tan elevada de combinaciones posibles, incluso existe la probabilidad de que los \u00e1tomos del caf\u00e9 se separen de los de la leche, pero la misma es cercana a cero. Tambi\u00e9n es por eso que no se podr\u00edan ver a los pedazos de un plato que se rompe volviendo a unirse espont\u00e1neamente.<\/p>\n

A diario, los seres humanos asocian la irreversibilidad de esos fen\u00f3menos con el paso del tiempo y las nociones de pasado y futuro. En condiciones normales, el caf\u00e9 y la leche s\u00f3lo existen en forma separada antes de mezclarlos, y un plato perfectamente \u00edntegro, s\u00f3lo existe hasta que se rompe. La noci\u00f3n de irreversibilidad condujo al astr\u00f3nomo y matem\u00e1tico ingl\u00e9s Arthur Eddington a afirmar, en 1928, en el libro La naturaleza del mundo f\u00edsico<\/em>, que la \u00fanica flecha del tiempo conocida en el \u00e1mbito de la f\u00edsica era el aumento de la entrop\u00eda en el Universo, determinado por la segunda ley de la termodin\u00e1mica, la \u00fanica ley irreversible de la f\u00edsica. El concepto de flecha del tiempo expresa la idea de que el paso del tiempo se produce preferentemente en un sentido: del pasado hacia el futuro.<\/p>\n

\u201cSi bien la percepci\u00f3n de que el tiempo no se detiene y se desplaza siempre hacia el futuro resulta obvia en nuestra experiencia cotidiana, no es algo trivial desde el punto de vista de la f\u00edsica\u201d, dice Serra. Esta dificultad se produce porque las leyes que rigen la naturaleza a nivel microsc\u00f3pico son sim\u00e9tricas en el tiempo y, por lo tanto, reversibles. Esto significa que no habr\u00eda diferencia entre ir del pasado hacia el futuro y viceversa.<\/p>\n

Muchos f\u00edsicos pensaban que el aumento de la entrop\u00eda podr\u00eda constituir un fen\u00f3meno exclusivo del mundo macrosc\u00f3pico, porque en el siglo XIX, el f\u00edsico austr\u00edaco Ludwig Boltzmann explic\u00f3 la segunda ley de la termodin\u00e1mica a trav\u00e9s de los movimientos de una cantidad elevada de \u00e1tomos. Sin embargo, desde hace 60 a\u00f1os, muchos cient\u00edficos trabajan para extender la teor\u00eda de Boltzmann hacia sistemas construidos con pocos e incluso con un solo \u00e1tomo. Y ya hay teor\u00edas actuales que determinan que una \u00fanica part\u00edcula debe obedecer a la segunda ley de la termodin\u00e1mica.<\/p>\n

El equipo de Serra fue el primero en medir las variaciones entr\u00f3picas en un sistema tan peque\u00f1o que s\u00f3lo pod\u00eda describ\u00edrselo mediante las leyes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, que rigen al mundo submicrosc\u00f3pico. El f\u00edsico Tiago Batalh\u00e3o, alumno de doctorado de Serra en la UFABC, quien actualmente realiza una pasant\u00eda de investigaci\u00f3n en Austria, lleva a cabo desde 2014 experimentos en colaboraci\u00f3n con Alexandre Souza, Roberto Sarthour e Ivan Oliveira, del CBPF, adem\u00e1s de Mauro Paternostro, de la Queen\u2019s University, en Irlanda, y Eric Lutz, de la Universidad de Erlangen-N\u00faremberg, en Alemania.<\/p>\n

En dichos experimentos emplean campos electromagn\u00e9ticos para manipular los n\u00facleos de \u00e1tomos de carbono de una soluci\u00f3n de cloroformo (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 226<\/em><\/a>). Esos n\u00facleos poseen una propiedad a la que se denomina esp\u00edn, que funciona como la aguja de una br\u00fajula y se\u00f1ala hacia arriba o hacia abajo, en cada sentido con una energ\u00eda diferente. Las pruebas comenzaban con el esp\u00edn de los billones de n\u00facleos apuntando en alguna direcci\u00f3n, la mayor\u00eda hacia arriba, y una parte hacia abajo, dependiendo de la temperatura. A continuaci\u00f3n, se disparaba un pulso de ondas de radio en el tubo con cloroformo. Con una duraci\u00f3n de un microsegundo, el pulso era demasiado corto para que cada n\u00facleo interactuara con sus vecinos o con el medio ambiente. De este modo, el pulso afectaba a cada n\u00facleo en forma aislada. \u201cEs como si cada uno de ellos se mantuviera aislado del resto del universo\u201d, explica Serra.<\/p>\n

El primer pulso, formado por ondas cuya amplitud aumentaba con el tiempo, perturbaba al esp\u00edn de cada n\u00facleo, que fluctuaba r\u00e1pidamente y cambiaba de direcci\u00f3n. Luego de un cierto tiempo, los investigadores disparaban un segundo pulso, id\u00e9ntico al primero en casi todo, excepto porque la amplitud de sus ondas disminu\u00eda con el tiempo. Mediante el segundo pulso, que representaba una versi\u00f3n del primer pulso invertida en el tiempo, se esperaba lograr que el esp\u00edn de cada n\u00facleo retornara al estado inicial. De hecho, el esp\u00edn de cada n\u00facleo retorn\u00f3 a un estado bastante cercano al inicial. Pero mediciones precisas revelaron que los estados inicial y final no eran id\u00e9nticos. Hab\u00eda una discrepancia derivada de las transiciones entre los diferentes estados de energ\u00eda de cada esp\u00edn, asociadas a la entrop\u00eda que se produce durante el proceso de aumentar y disminuir la amplitud de las ondas, seg\u00fan se refiere en el art\u00edculo publicado en la revista Physical Review Letters<\/em>.<\/p>\n

El f\u00edsico Vlatko Vedral, de la Universidad de Oxford, en el Reino Unido, quien lleva a cabo experimentos similares empleando l\u00e1ser, considera a ese trabajo una hermosa demostraci\u00f3n de lo que estipula la termodin\u00e1mica cu\u00e1ntica. \u201cPero no es algo que sorprenda\u201d, afirma. El cient\u00edfico dice que le gustar\u00eda saber si la entrop\u00eda medida a escala subat\u00f3mica se produce por fen\u00f3menos descritos por las leyes de la f\u00edsica o bien, en parte, proviene de alg\u00fan fen\u00f3meno desconocido que incida sobre la flecha del tiempo.<\/p>\n

Proyecto<\/strong>
\nInstituto Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda en Informaci\u00f3n Cu\u00e1ntica (n\u00ba 2008\/57856-6<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico; Investigador responsable<\/strong> Amir Ordacgi Caldeira (Unicamp); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 1.977.654,30 (para la totalidad del proyecto).<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico<\/em>
\nBATALH\u00c3O, T. B. et al.<\/em> Irreversibility and the Arrow of Time in a Quenched Quantum System<\/a>. Physical Review Letters<\/strong>. 6 nov. 2015.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Un equipo mide el aumento de la entrop\u00eda en n\u00facleos de carbono","protected":false},"author":14,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304],"coauthors":[103],"class_list":["post-221858","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/221858","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/14"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=221858"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/221858\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=221858"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=221858"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=221858"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=221858"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}