Mec¨¢nica cu¨¢ntica encima de la mesa

Con dos cables, una pila de voltio y medio, una resistencia y un osciloscopio encima de una mesa se puede ver la mec¨¢nica cu¨¢ntica. Un equipo de f¨ªsicos espa?oles ha descubierto que el principio cu¨¢ntico que subyace a tantos fen¨®menos f¨ªsicos, seg¨²n el cual la corriente no fluye en un continuo, sino en paquetes de energ¨ªa -cuantos-, se hace visible en un experimento casero. Se golpea la mesa y esos cuantos se aprecian como saltos en la pantalla del osciloscopio, sobre todo al inicio y poco antes de la ruptura del contacto, cuando la corriente que pasa entre los cables es muy peque?a.

A partir de ahora, los profesores y alumnos de los colegios no podr¨¢n argumentar que la mec¨¢nica cu¨¢ntica es demasiado abstracta y que hacen falta aparatos complejos y costosos para abordarla, porque se puede montar un dispositivo apropiado en 10 minutos. Y los f¨ªsicos, que depend¨ªan de microscopios de efecto t¨²nel, de c¨¢maras de alto vac¨ªo y de equipos criog¨¦nicos para estudiar este fen¨®meno, lo tienen mucho m¨¢s f¨¢cil con el experimento inventado en el Laboratorio de F¨ªsica de Sistemas Peque?os (CSIC-Universidad Aut¨®noma de Madrid), que dirige Nicol¨¢s Garc¨ªa.

"La teor¨ªa cu¨¢ntica, bien establecida, dice que la conductancia cambia a saltos en contactos peque?os", explica Jos¨¦ Luis Costa-Kramer. Desde hace tiempo hace experimentos sobre este principio. "Estaba estudiando, en condiciones muy controladas, c¨®mo var¨ªa la resistencia el¨¦ctrica cuando aplicas campos magn¨¦ticos a contactos peque?¨ªsimos", recuerda. "Entonces, en un momento, ten¨ªa en la mano dos, cables de tel¨¦fono corrientes de Alcatel, y pens¨¦ '?por qu¨¦ no?'. Mont¨¦ en un minuto el experimento en la mesa, con los cables sujetos con unas pinzas, y sali¨® a la primera", dice.

En aceite y en saliva

?l y sus colegas han repetido la experiencia con todo tipo de materiales, desde cables de oro o de cobre hasta metales amorfos o mercurio, tanto al aire como ba?ados en los medios m¨¢s variopintos, ya sea aceite de oliva o saliva. Siempre sale. S¨®lo en un caso, aplicando un medio jabonoso a los cables, el efecto cu¨¢ntico resulta atenuado.El equipo de Garc¨ªa ha presentado sus resultados en un congreso celebrado en Glasgow, Reino Unido, y ser¨¢n publicados en la revista Surface Science el pr¨®ximo 20 de noviembre. Mientras tanto, varios laboratorios de Europa y de EE UU han reproducido el experimento. "Es un bello y simple ejemplo de mec¨¢nica cu¨¢ntica y funciona perfectamente; numerosas personas lo han repetido en todo el mundo", comenta Mark Welland, de la Universidad de Cambridge. "El efecto es b¨¢sicamente el mismo que se puede observar con un microscopio de efecto t¨²nel, pero varios ¨®rdenes de magnitud, m¨¢s sencillo". Para Welland, la sencillez del experimento es importante en s¨ª misma, pero tambi¨¦n "porque la gente, ahora empezar¨¢ a buscar otros efectos que puedan verse de modo simple".

En este campo de investigaci¨®n no hay que rebuscar mucho para encontrar aplicaciones: "Estamos trabajando en la nanoelectr¨®nica, el futuro de la microelectr¨®nica, porque para lograr m¨¢s memoria en los chips hay que ir hacia la superintegraci¨®n y hay que estudiar procesos de transporte de energ¨ªa", dice Garc¨ªa. Tambi¨¦n se apunta con este experimento hacia los fen¨®menos de fricci¨®n y de dispositivos electr¨®nicos de interrupci¨®n, que aprovechan este principio de los paquetes de energ¨ªa en lugar de cortar o conectar la corriente como en los chips actuales.

En el laboratorio, Costa-Kramer y los dem¨¢s est¨¢n profundizando ahora en el an¨¢lisis del fen¨®meno, estudiando qu¨¦ pasa si la vibraci¨®n es m¨¢s r¨¢pida o m¨¢s lenta, probando nuevos materiales y contrastando los datos con los modelos te¨®ricos. "Vemos qu¨¦ resultados se obtienen si acercamos los cables bajo control, si lo hacemos en una c¨¢mara de alto vac¨ªo evitando contaminantes, si calentamos poco a poco los cables, si los separamos y juntamos despacio o deprisa...", explica Pedro Serena, otro de los f¨ªsicos, implicados en el experimento.

Pero tambi¨¦n est¨¢n entusiasmados con el cariz que est¨¢ tomando su experimento como est¨ªmulo de la curiosidad cient¨ªfica. "En un correo electr¨®nico titulado Quantum Carlsberg nos dicen que en el pub del Centro de Microel¨¦ctr¨®nica de Dinamarca han instalado el juego de golpear la mesa y al que le salen los saltos cu¨¢nticos m¨¢s claros le hacen descuento en la cerveza", cuenta Pedro Garc¨ªa Mochales.