La Teoría de Cuerdas: Una breve descripción

 

La supuesta estructura básica de toda la materia según la Teoría de Cuerdas es una especie de filamentos de sutil energía que, gracias a su aptitud para adoptar un número ilimitado de formas, explicaría la maravillosa variedad de todo lo que hay en el Universo, por muy grande o pequeño que sea. Una hipótesis por ahora indemostrable, pero sugerente y “elegante”

La mecánica cuántica y la relatividad general adoptan unos enfoques diferentes para ver cómo funciona el Universo. Muchos físicos creen que debe haber alguna forma o algún método de unificar estas dos teorías. Una aspirante a tal teoría universal es la Teoría de las Supercuerdas o la teoría de cuerdas, para abreviar. Vamos a dar un breve resumen de esta nueva y compleja hipótesis.

Cuerdas, y no partículas

 

Los niños de pequeños aprenden sobre la existencia de protones, neutrones y electrones, las partículas subatómicas básicas que crean toda la materia tal y como la conocemos. Los científicos han estudiado cómo estas partículas se mueven e interactúan unas con otras, pero en el proceso se ha planteado una nueva serie de conflictos.

Ejemplos de cuerdas cerradas

De acuerdo con la teoría de cuerdas, estas partículas subatómicas no existen. En cambio, pequeños trozos de cuerda vibrante, que son demasiado pequeñas para ser observadas por los instrumentos de hoy en día, sustituyen a estas partículas. Cada cuerda puede estar cerrada en un bucle, o puede estar abierta. Cada partícula sería en realidad una cuerda vibrante, y la vibración que tenga determinará su tamaño y su masa.

¿Cómo pueden las cuerdas sustituir a las partículas puntuales?

En un nivel subatómico, existe una relación entre la frecuencia (f) a la que vibra algo y su energía (E).

E = h*f     donde h es la constante de Planck.

Al mismo tiempo, la famosa ecuación de Einstein E=m*c² nos dice que hay una relación entre la energía y la masa.

Por lo tanto, existe una relación entre la frecuencia de vibración de un objeto y su masa. Tal relación es fundamental para la teoría de cuerdas.

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Cosmo Noticias

Las personas razonan siguiendo reglas cuánticas, sugiere un estudio

Una científica estadounidense encuentra un patrón -predicho por la física cuántica- en los resultados de múltiples encuestas respondidas por humanos.

Zheng Wang es una investigadora de la Universidad de Ohio (EEUU) que aplica la física cuántica al estudio de los comportamientos humanos. En un análisis reciente, ha descubierto un patrón propio del comportamiento de las partículas subatómicas en un comportamiento humano muy concreto: la respuesta a encuestas. Defiende que su hallazgo “sugiere que las personas razonan siguiendo reglas cuánticas”.

Zheng Wang es una investigadora de la Universidad de Ohio (EEUU) interesada en una extraña cuestión: elaborar sistemas dinámicos y probabilísticos basados en la física cuántica, en lugar de en los principios de probabilidad clásicos, para estudiar los comportamientos humanos.
En otras palabras, Wang aplica los sistemas de estudio de los comportamientos de las partículas subatómicas a los comportamientos de las personas. En su último trabajo, ha logrado establecer una relación entre el comportamiento cuántico… y el inesperado patrón que la gente sigue al responder a las preguntas de algunas encuestas.

El problema del orden  

Según publica Physorg, los resultados del presente estudio fueron bastante sorprendentes: se halló un mismo patrón de respuestas en 70 encuestas representativas a nivel nacional (de Gallup y del centro Pew Research), realizadas entre 2001 y 2011, así como en dos experimentos de laboratorio. La mayoría de las encuestas nacionales incluyeron a más de 1.000 personas de los Estados Unidos.

"Mediante el uso de la teoría cuántica, hemos sido capaces de predecir una regularidad sorprendente en el comportamiento humano, con una precisión inusual para las ciencias sociales en un gran conjunto de diferentes encuestas", afirma Wang.

En general, en las encuestas, suele cambiarse el orden de las preguntas para compensar cierto tipo de condicionamiento; el hecho de que el orden de las preguntas pueda cambiar las respuestas de la gente.

Por ejemplo, en una de las encuestas (de Gallup) analizadas por Wang y sus colaboradores se preguntaba a estadounidenses si Bill Clinton era honesto y digno de confianza; y si Al Gore era honesto y digno de confianza.

Al cambiar el orden de estas preguntas, hubo un cambio en las respuestas: cuando se preguntó a los encuestados sobre Clinton en primer lugar, el 49% señaló que tanto Clinton como Gore eran dignos de confianza. Pero cuando se preguntó a los encuestados acerca de Gore en primer lugar, el 56% dijo que ambos eran dignos de confianza.

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Tendencias 21

Crean dos 'gatos de Schrödinger' ¡que pueden estar en 103 estados cuánticos a la vez!

Científicos de varios países, entre ellos España, han diseñado un sistema cuántico de dos partículas entrelazadas ('qubit'), que pueden estar en 103 estados cuánticos simultáneamente; es decir, como el 'gato de Schrödinger', que podía estar vivo o muerto, pero con otras 101 posibilidades más. Hasta ahora el récord era de 11. 

 

Representación de los estados (modos de fase e intensidad) en que se pueden encontrar los fotones entrelazados. Fuente: PNAS.

Los estados en los que pueden estar las partículas elementales, como los fotones, tienen propiedades que escapan al sentido común. Se producen superposiciones, como la posibilidad de que se encuentren en dos sitios a la vez, que desafían a la intuición.

Cuando dos partículas están entrelazadas se genera además un vínculo: medir el estado de una de ellas (si está en uno u otro sitio, o si gira en uno u otro sentido, por ejemplo) afecta el estado de la otra, por lejos que estén, de manera instantánea.

Los científicos llevan años combinando ambas propiedades para construir redes de partículas entrelazadas en estado de superposición, unos montajes que permiten avanzar hacia la construcción de ordenadores cuánticos capaces de realizar cálculos a velocidades impensables, encriptar información con total seguridad y realizar experimentos de mecánica cuántica que serían imposibles de realizar de ningún otro modo.

Hasta ahora, para incrementar la capacidad de “cálculo” de estos sistemas de partículas se ha recurrido, principalmente, a incrementar el número de partículas entrelazadas, cada una de ellas en un estado de superposición de dos dimensiones: un qubit (el equivalente cuántico a un bit de información, pero en el que los valores pueden ser 1, 0, o una superposición de ambos). Con este método se ha conseguido hasta ahora entrelazar 14 partículas, una auténtica multitud por la dificultad experimental que ello supone.

Un equipo internacional de investigadores, dirigidos por Anton Zeilinger y Mario Krenn, del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia Austríaca de Ciencias, y en el que ha participado el investigador del Grupo de Información y Fenómenos Cuánticos del Departamento de Física de la Universidad Autónoma de Barcelona Marcus Huber, también investigador visitante en el Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), ha dado una vuelta de tuerca más a los sistemas cuánticos entrelazados.

En un artículo que se publica esta semana en la revista Proceedings (PNAS), los científicos describen cómo han logrado un entrelazamiento cuántico de, al menos, 103 dimensiones con sólo dos partículas. “Tenemos dos gatos de Schrödinger que pueden estar vivos, muertos, o en otros 101 estados más al mismo tiempo”, bromea Huber en la nota de prensa de la UAB. “Además, están entrelazados de tal manera que lo que le ocurra a uno afecta inmediatamente al otro”. El resultado supone un récord en el entrelazamiento cuántico de múltiples dimensiones con dos partículas, establecido hasta ahora en 11 dimensiones.

 

Dos partículas, más de cien estados

En lugar de entrelazar muchas partículas con un qubit de información cada una, los científicos han generado un sólo par de fotones entrelazados que podían estar en más de cien estados diferentes cada uno de ellos, o en cualquier superposición de estos estados, algo mucho más fácil de llevar a cabo que entrelazar muchas partículas.

Estos estados tan complejos corresponden a diferentes modos en los que se pueden encontrar los fotones, con una distribución de su fase, de su momento angular y de su intensidad características para cada modo.

“Este entrelazamiento cuántico de alta dimensión ofrece un gran potencial para las aplicaciones de información cuántica. En criptografía, por ejemplo, nuestro método permitiría mantener la seguridad de la información en situaciones realistas, con ruido e interferencias. Además el descubrimiento podría facilitar el desarrollo experimental de los ordenadores cuánticos, ya que presenta un modo más fácil para obtener altas dimensiones de entrelazamiento con pocas partículas”, explica el investigador de la UAB, Marcus Huber.

Ahora que los resultados muestran que es accesible obtener entrelazamiento de altas dimensiones, los investigadores concluyen en el artículo que el siguiente paso será averiguar cómo se pueden controlar experimentalmente esos cientos de modos espaciales de los fotones, con el fin de realizar operaciones de computación cuántica.

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Tendencias 21

Récord mundial: científicos alemanes detienen la luz durante un minuto

Las investigaciones dirigidas a crear un internet cuántico revelan cómo paralizar las partículas más rápidas del universo a voluntad.

Una memoria cuántica hecha a base de gas a alta temperatura / cqc2t

¿Se imagina porder correr más rápido que la luz sin apenas esfuerzo? Es algo imposible de acuerdo con las teorías físicas de Einstein, pero totalmente viable si se viaja al lugar adecuado. Para ganar a la luz en una carrera hay que ir al número 6 de la Hochschulstrasse, en Darmstadt, Alemania. Allí, en el laboratorio de física cuántica que dirige Thomas Halfmann, se puede ganar a la luz sin siquiera echar a correr, porque está paralizada. La semana pasada, Halfmann y el resto de su equipo en la Universidad Técnica de Darmstadt publicaron un estudio en el que describían cómo paralizar un rayo de luz durante un minuto: todo un récord mundial que casi multiplica por cuatro el anterior. El avance técnico, que se ha logrado usando rayos láser y superposición cuántica, es un importante paso hacia un nuevo sistema de comunicación basado en la luz que sería virtualmente imposible de hackear. En otras palabras, el internet ultraseguro que persiguen ejércitos, multinacionales y hasta casinos online.

Si el rayo de luz que Halfmann y su equipo han detenido hubiera seguido su marcha, habría recorrido unos 18 millones de kilómetros en un minuto, suficiente para dar 450 vueltas a la Tierra. El logro ha sido posible gracias a dos haces de luz láser, campos magnéticos y un cristal que se torna opaco o transparente cuando uno de los rayos lo atraviesa.

Los físicos creen que es posible establecer una especie de internet inhackeable que funcione con luz y en el que los mensajes vayan encriptados usando fotones. Cualquier intento de interferir en esos fotones destruiría la clave o el mensaje que transportan, lo que hace que la clave sea teóricamente inexpugnable. Pero para poder enviar mensajes con fotones a más de unos 200 kilómetros hacen falta repetidores pues si no la señal se pierde. El experimento de Halfmann, detallado en Physical Review Letters,  podría servir para construir un repetidor de luz o incluso una memoria informática que la guarde.

Dos lásers y un cristal cambiante

Hasta ahora, la técnica habitual para detener la luz era usar gases muy fríos para frenarla. Las propiedades ópticas de esos gases interfieren los fotones y permiten frenar la luz, que viaja a 300.000 kilómetros por segundo en el vacío, hasta los 17 metros por segundo, tal y como demostraron en 1999 físicos de la Universidad de Harvard. Dos años después lograron detenarla por completo durante fracciones de segundo. Este mismo año, otro equipo de EEUU logró el récord al retener la luz durante 16 segundos dentro de una nube de gas a unos 273 grados bajo cero, algo que ahora ha quedado totalmente pulverizado con la Transparencia Inducida Electromagnéticamente (EIT, en inglés) usada por Halfmann.

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Materia

Por qué Google y el Pentágono quieren computadoras cuánticas

Las máquinas cuánticas podrían transformar la computación.

Imagine una computadora que puede enseñarle a su teléfono celular a reconocer cualquier objeto que vea o una que puede encontrar al instante las mejores rutas de vuelo para que miles de aviones eviten una tormenta de nieve o incluso una que pueda rastrear millones de publicaciones en redes sociales para identificar a un potencial terrorista.

Las computadoras tradicionales, incluidas las supercomputadoras, requieren de un tiempo sustancial para obtener esos tipos de datos.

Pero durante largo tiempo los científicos han teorizado que una computadora que pueda aprovechar los principios usualmente peculiares de la mecánica cuántica podría realizar esos cálculos en un instante, y resolver problemas que a una computadora normal le tomaría años.

La comunidad científica todavía debate si alguna vez se podrá construir una verdadera computadora cuántica.

Pero la compañía lD-Wave avanza con rapidez. Ya se ganó al principal fabricante de armas del Pentágono y ahora recibió otro enorme respaldo: una colaboración a tres bandas entre la agencia espacial estadounidense, la NASA, Google y la Universities Space Research Association (USRA) para adquirir la segunda computadora D-Wave Dos.

D-Wave Systems, una firma con sede en Canadá, adquiririó prominencia en 2007 cuando sorprendió a la comunidad científica al anunciar que había construido la primera computadora cuántica del mundo.

La noticia fue recibida con escepticismo y críticas, particularmente de científicos que querían pruebas publicadas, evaluadas por sus pares, antes que un mero anuncio público.

Desde entonces, sin embargo, D-Wave no sólo ha publicado literatura científica al respecto, sino que ha ganado importantes clientes.

El primero fue Lockheed Martin, la empresa de defensa más grande del mundo, que anunció este año la compra de la versión actualizada de su computadora, la D-Wave Dos, una computadora de 512 qubit (unidad mínima de información cuántica). Dos años atrás había adquirido una versión anterior.

No sorprende que una companía de defensa esté interesada en una computadora cuántica: el Pentágono y la comunidad de inteligencia de Estados Unidos han sido durante largo tiempo los principales inversores en la computación cuántica.

El mundo de los espías, en particular, la requiere para codificar datos y descifrar códigos, pilares del sector.

Software para armas

Los ámbitos de defensa e inteligencia son algunos de los interesados en esta tecnología.

El interés del área de seguridad nacional también le conviene a D-Wave. "Francamente, no queremos miles de clientes: queremos un puñado de clientes realmente colaboradores para trabajar en cómo pueden aprovechar este tipo de tecnología", dice Vern Brownell, director ejecutivo de D-Wave Systems.
"En esa lista están el Departamento de Defensa y la comunidad de inteligencia", agrega.

Lo que hace que estas computadoras sean tan valiosas para ellos es la forma en que hacen los cálculos.

Una computadora clásica realiza cálculos útiles al procesar bits que representan unos y ceros. Pero una computadora cuántica "estándar" usa la idea del entrelazamiento cuántico, por el cual la información puede existir tanto como un uno y un cero como por un número infinito de "superposiciones" de ambos estados al mismo tiempo.

Efectivamente, estos "bits cuánticos", o qubits como son conocidos, pueden trabajar en paralelo en vez de en forma secuencial, lo que permite que las resolver más rápido ciertos problemas.

Hay, sin embargo, diferentes enfoques hacia la computación cuántica: la computadora de D-Wave es un tipo de dispositivo especial basado en una técnica conocida como computación cuántica adiabática, que implica el uso de circuitos de metales superconductores para enfriar el sistema.

Si esto se realiza de forma precisa, los qubits de las máquinas buscan un estado de baja energía que representa la respuesta a un problema determinado.

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BBC Ciencia

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¿Qué es la computación cuántica?

El poderoso futuro de la computadora cuántica

El Internet cuántico lleva funcionando en secreto dos años

Investigadores de Los Álamos confirman la creación de una red cuántica que llevaría funcionando dos años. Hasta que el desarrollo de los routers cuánticos sea una realidad, este avance supone un importante paso en el mundo de las telecomunicaciones.

 

La construcción de lo que se conoce como internet cuántico lleva siendo uno de los grandes anhelos y sueños de los expertos en seguridad y criptografía. Los aportes impresionantes que podrían realizar las leyes de la mecánica cuántica permitirían avances importantes en los nuevos sistemas de comunicación.

La razón por la que la idea del internet cuántico mejoraría la seguridad de las comunicaciones está basada, como citábamos antes, en cómo podemos medir partículas cuánticas (como los fotones). El acto mismo de medir un fotón hace que este cambie, lo que trasladado a los sistemas de comunicación, evitaría dejar cualquier tipo de "rastro" asociado en el intercambio de información a través de la red.

Esta idea permitiría el desarrollo de sistemas de comunicación mucho más rápidos y seguros. Sin embargo, el empleo de nuevos sistemas de criptografía se ven aún limitados por la tecnología actual. Por ello desde hace tiempo se trabaja en la construcción de un router cuántico. A pesar de que existen varios grupos de investigación intentando avanzar en esta solución tecnológica, lo cierto es que las propuestas existentes hasta el momento aún están lejos de ser una realidad comercial.

Este inconveniente nos alejaría de la idea del internet cuántico que planteábamos al principio. Sin embargo, un avance desarrollado por investigadores de Los Álamos, en Estados Unidos, podría acercarnos a la red cuántica y a la modernización de los sistemas de comunicación actuales. Según la información que han proporcionado, su alternativa de internet cuántico lleva funcionando en secreto dos años.

Dado que aún no existen routers especializados como comentábamos antes, el trabajo de Richard Hughes y sus colaboradores se ha basado en construir una red cuántica en torno a un nodo o hub central. Los bits cuánticos son transformados en convencionales al llegar a este punto, y a la salida, vuelven a ser convertidos en bits cuánticos, por lo que mientras se garantice la seguridad del hub, la red cuántica también lo sería.

Otras iniciativas anteriores habían logrado redes de solo dos nodos, pero el trabajo de los científicos norteamericanos ha permitido la construcción de una red cuántica de varios ordenadores, que además funciona desde hace dos años. Sin embargo, el problema que tenemos con esta aproximación (igual que en intentos anteriores) está centrado en el proceso de escalado del internet cuántico. Hughes ha conseguido superar también este problema, ya que confirman que cada nodo de la red estaría dotado de transmisores cuánticos.

Esta red podría servir hasta que el desarrollo de los routers cuánticos fuera una realidad, lo que permitiría un proceso de escalado y una eficacia en las telecomunicaciones muy superior. Hasta ese momento, la innovación planteada por el equipo de Hughes supone una buena alternativa para seguir trabajando en este fascinante campo.

Fuente:

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Teoría del caos, Relatividad y Mecánica Cuántica

Introducción

1. Materialismo dialéctico: el método del marxismo.
2. El contexto del surgimiento del método marxista.
3. Engels y el método del marxismo.
   ¿Qué hay detrás del intento de separación entre el método del marxismo y el marxismo?

I. Movimiento, materia y teoría del conocimiento

1. Movimiento único absoluto en la naturaleza.
2. Consideraciones sobre el concepto de materia y teoría del conocimiento.

II. La teoría de la relatividad y el materialismo dialéctico

Introducción.

1. Teoría especial de la relatividad (unidad dialéctica materia y energía).
2. Teoría general de la relatividad (unidad dialéctica materia, espacio y tiempo).
3. Teoría de la relatividad. ¿Materialismo o idealismo?

III. Teoría del caos y materialismo dialéctico

Introducción.

1. Teoría del caos: susceptibilidad a las condiciones iniciales. Necesidad y accidente.
2. El caos que nace del orden: Atractores extraños.
3. El orden del caos: Fractalidad (atractores extraños).
4. El orden que nace del caos: Ventanas de orden.
5. La creatividad del caos: La objetividad progresiva del tiempo.

IV. Mecánica cuántica y dialéctica

Introducción.

1. Mecánica cuántica estándar
   1. Los saltos cuánticos o saltos dialécticos en la mecánica cuántica.
   2. El campo magnético y el espectro electromagnético: unidad y lucha de contrarios y negación de la negación.
   3. Dualidad onda partícula o unidad de contrarios.
   4. El ‘Principio de incertidumbre’.
2. Física cuántica relativista
   1. Unidad y lucha de contrarios, negación de la negación y saltos cualitativos.
   2. Materia y antimateria, unidad de contrarios.
   3. Las partículas elementales y el desarrollo del universo: unidad dialéctica de lo finito y lo infinito.

Conclusiones

1. A. Los saltos cualitativos.
2. B. Unidad y lucha de contrarios.
3. C. Negación de la negación.

INTRODUCCIÓN

El mundo, unidad de todo, no ha sido creado por ningún Dios, ni por ningún hombre, sino que ha sido, es y será un fuego eternamente vivo que se enciende y se apaga según leyes

Heráclito, 530-470 a.C.

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Fundación Federico Engels

El efecto Casimir: explicación con vídeos

Hace ya más de medio siglo que Casimir postuló la existencia de una fuerza de atracción a distancias muy cortas, para objetos separados por menos de una micra. Desde entonces, la fuerza ha sido más que verificada experimentalmente.

Esta pequeña esfera de 0.1mm se usó para medir experimentalmente la atracción debida al efecto Casimir en 1998. (fuente)

El origen de esta misteriosa fuerza no tiene nada que ver ni con la gravedad ni la electricidad estática, sino con la teoría cuántica que dice que un campo de fuerzas, como el electromagnético, no puede ser totalmente nulo en ningún punto del espacio: el espacio está permeado por una energía mínima, la energía del vacío, o energía del punto cero.

La fuerza (en pico Newtons) entre una esfera y un plano se deja de sentir cuando se alejan unos ~0.0003mm. (Fuente)

¿Cómo se llega a generar una fuerza a partir de esta energía del vacío?

La explicación sin fórmulas es relativamente sencilla: la energía del punto cero de cualquier sistema cuántico implica que siempre existirán ondas. Para un péndulo de un reloj de pared, significa que aunque parezca que está totalmente inmóvil, en realidad debe estar oscilando muy poquito, pero no cero. Según la física cuántica, un péndulo no puede pararse del todo.

Con las ondas electromagnéticas en el espacio vacío ocurre algo parecido: si colocamos dos placas muy cerca, como en la figura, aparecerán ondas de distintas frecuencias debido a esta energía del vacío. Pero en el espacio entre las placas, las condiciones de contorno no permiten que se generen las mismas ondas que en las caras exteriores. Esta diferencia provoca una diferencia en las presiones internas y externas, haciendo que las placas se atraigan (¡la presión puede llegar a ser tan alta como la de una atmósfera terrestre!).

Representación artística del efecto Casimir (Fuente)

Equivalentes didácticos

El siguiente vídeo ilustra un símil del efecto Casimir con placas metálicas de un buen tamaño, nada de micras. Para que la escala se mantenga, se usan ondas también más grandes que las electromagnéticas: ondas de sonido. Reproduciendo un sonido de ruido (lo más parecido a partículas virtuales que aparecen al azar en el vacío), las ondas de sonido "grandes" no caben en los espacios entre las placas, creando una minúscula diferencia de presión, pero suficiente como para hacer que se atraigan:

  Y en este otro vídeo, se sigue la misma idea pero empleando ondas en un líquido en lugar de en el aire. Espero que os guste:

a

Fuente:

Ciencia Explicada

¿El tiempo es real o una ilusión?

Diversos pensadores, desde los antiguos filósofos griegos pasando por la cosmología contemporánea cuántica y la teoría de la inflación eterna, han dicho que el tiempo no es más que una ilusión.

No sólo es real, sino que quizás sea lo único real.

Para ellos, la percepción del paso del tiempo desde un momento presente a otro momento presente es un artificio de nuestra psicología, de modo que cualquier cosa real o verdadera lo es de manera eterna y atemporal.

La creencia de que la realidad se encuentra en el reino eterno de la verdad, y no en el flujo de los acontecimientos que nuestras percepciones nos muestran, puede ser sustentada por argumentos científicos pero también refleja un prejuicio metafísico.

Los intentos contemporáneos de extender la teoría cuántica a lo cosmológico, para abarcar el universo entero y no sólo un subsistema de éste, a menudo son vertidos en ecuaciones que sugieren que el tiempo emerge de una realidad atemporal.

Pero estos intentos tienen falencias, tanto técnicas como conceptuales, que son aún más complicadas que los interrogantes usuales de la teoría cuántica.

Hay varios avances en el estudio de la gravedad cuántica que demuestran que nuestra concepción de cuatro dimensiones del espacio y el tiempo sólo se refleja en una versión de la teoría en la que el tiempo es real y no emergente.

Así que podemos decir que, contrariamente a la tradición metafísica antigua, el tiempo no sólo es real, sino que probablemente sea el único aspecto de la realidad que experimentamos directamente que es fundamental y no emergente de cualquier otra cosa.

Fuente:

BBC Ciencia

Video: El Origen de la Mecánica Cuántica

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¿Qué es la computación cuántica?

Búsqueda de la solución correcta. Imagen tomada por Lynne Hand.

Esta semana el tema que escogido es la computación cuántica. Este es un tema complicado, por lo que el objetivo de esta entrada es otorgar una visión intuitiva del proceso y las posibilidades que éste abre a la computación. Para ello es necesario introducir ciertas nociones acerca de los sistemas cuánticos. Como esto es Internet, reino de los gatos, el ejemplo con el que comenzamos es el experimento mental llevado a cabo por Erwin Schrödinger en 1935. Sí señores, vamos a hablar del gato de Schrödinger.

Como este experimento ha sido explicado hasta la saciedad en distintos blogs, intentaré ser breve. Imaginemos que se dispone de una caja, en la cual se ha depositado un gato. Además se ha incluido un emisor de partículas alfa con su correspondiente detector, un martillo y un frasco de veneno. El proceso es el siguiente: cuando se detecta una partícula, el detector libera el martillo que golpea el frasco de veneno, lo cual libera su contenido, matando al animal. No obstante, hay que tener en cuenta los siguientes puntos:

1. El gato no puede interferir en la emisión de las partículas, ni impedir que si se detecta alguna, la botella se rompa.
2. La caja se encuentra completamente aislada del mundo exterior. No es posible saber lo que está sucediendo o lo que ha sucedido sin abrirla.
3. El emisor de partículas en cada instante de tiempo puede, con la misma probabilidad, tanto emitir una partícula como no hacerlo.

El problema planteado es saber, sin mirar el interior de la caja, si el gato está vivo o muerto. Unos podrían pensar que el gato se encuentra vivo, porque el emisor no ha desencadenado la rotura del frasco de veneno. Pero es igualmente válido pensar lo contrario, que se encuentra muerto, ya que la probabilidad de que el veneno se derrame es idéntica a que permanezca intacto. Está claro que al ser incapaces de abrir la caja no podemos afirmar con certeza cual es el estado del gato. De manera algo más formal, el estado del gato puede verse en términos de la siguiente expresión:

Básicamente la expresión quiere decir que el gato está vivo con una probabilidad de un medio y muerto con la misma probabilidad. El estado final del gato es una superposición, con la misma probabilidad, de dos sucesos mutuamente excluyentes. Entonces, ¿significa ésto que el gato está vivo y muerto a la vez?

Un gato no puede estar vivo y muerto a la vez, por lo que existen varias interpretaciones a este fenómeno. Una de ellas (la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica) afirma que lo sucedido es fruto de la incapacidad de determinar en cual de los dos estados se encuentra el gato, sin realizar una observación del sistema, que en este caso, consiste en abrir la caja. Conocemos bien las condiciones iniciales, pero conforme el tiempo pasa sólo disponemos de probabilidades. Aún así, cuando abrimos la caja, el estado de la expresión (1) se colapsa a uno de los dos posibles: vivo o muerto, con la probabilidad correspondiente. Que quede claro, el gato no está vivo o muerto a la vez, es la incapacidad de conocer el estado real del sistema la que nos obliga a emplear probabilidades. Lo mismo sucede cuando manipulamos sistemas en los que intervienen partículas subatómicas, como si de una caja se tratara, no podemos conocer a ciencia cierta lo que está pasando hasta que tomamos la decisión de echar un vistazo al resultado.

Por ahora se ha visto que un sistema cuántico tiene un estado interno el cual no está completamente determinado y un estado observado, el cual se aprecia tras efectuar la medida correspondiente. Olvidémonos un rato del gato y asumamos que tenemos dos estados abstractos, 0 y 1. Realmente no importa el nombre, la clave es que sean mutuamente excluyentes. El significado de cada uno de los valores se deja a la imaginación del lector, puede significar vivo o muerto, encendido o apagado, verdadero o falso, etc.

Mediante dos estados claramente diferenciados, es posible almacenar un bit de información. Este sistema constituye el pilar de la teoría de la información en la computación clásica, por ello los ordenadores convencionales manejan bits, que pueden tomar valores de 0 o 1. Por el contrario, en la computación cuántica disponemos de otra unidad de información, el qubit, que se corresponde con un sistema cuántico regido por la siguiente expresión:

Hay una enorme similaridad estructural  con la expresión que determinaba el estado del gato, de hecho sólo cambia el nombre de los estados (vivo ha pasado a llamarse cero y muerto ha pasado a llamarse uno), además de que los  pesos pueden tomar cualquier valor. De hecho, el sistema cuántico del gato de Schrödinger sólo necesita un qubit para ser representado. La potencia de la expresión anterior viene de que un qubit puede encontrarse en una superposición continua. Entendemos por superposición a que los valores que puede tomar son una combinación de las posibles situaciones. Esta combinación también viene determinada por los valores que toman alfa y beta, que determinan la probabilidad del resultado de la medición. Es decir, si alfa toma un valor de 0.9 y beta de 0.1, al realizar la medición del sistema, 9 de cada 10 veces el resultado será cero y 1 de cada 10, será 1.

El primer reto que debe superar la computación cuántica es cómo operar con sus unidades básicas de información. En la computación clásica, las operaciones elementales son aquellas que provienen de la lógica, por lo general, un 1 representa cierto y un 0 representa falso, por lo que puede calcularse la conjunción de dos bits (a Y b), la disyunción (a O b) y la negación (NO a). En principio, con esas tres operaciones puede construirse cualquiera más compleja. Por eso se dice que esas tres operaciones, y su implementación física, son universales. 

Ahora bien, en el mundo cuántico un qubit puede contener información acerca de los dos estados simultáneamente, por lo que existen operaciones más complejas que aprovechen esta naturaleza. Por lo tanto, los algoritmos cuánticos deben aprovechar que un qubit puede estar tanto en el 0 como en el 1 para realizar cálculos en paralelo. 

Este tipo de paralelismo se basa en que mientras, por así decirlo, no "miremos" el estado, la información puede estar repartida en varios sitios a la vez. Un algoritmo que maneje un qubit podrá manejar dos valores en paralelo, pero si es de dos qubits el número se duplica, pasando a ser cuatro. En general, se incrementa el número de qubits en una unidad, las posibilidades se ven duplicadas. Esto incrementa el grado de paralelismo hasta niveles inimaginables por los computadores tradicionales. Eso si, al igual que cuando abríamos la caja del gato la magia desaparecía y conocíamos la salud del gato, aquí sucede lo mismo, por lo que las operaciones a realizar deben realizarse sin realizar observaciones sobre el estado.

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Mente Enjambre

Increible: Dan a conocer formula matemática que permitiría el teletransporte

Los científicos de la Universidad de Cambridge ha dado con lo que podría ser el mayor avance en los últimos años hacia la posibilidad del teletransporte. Los físicos han desarrollado unos protocolos matemáticos que permitirían una mayor eficiencia a través de la física cuántica.

El artículo publicado no significa que el hombre vaya a “aparecer” en otro punto del planeta gracias a la tecnología. Tal y como explican, el avance al que han llegado a través de los cálculos matemáticos indica que en el mundo cuántico, esa posibilidad es posible. Es decir, que el estudio podría conducir al desarrollo de la computación cuántica y con ella, a la posibilidad de enviar información a grandes velocidades inimaginables en la actualidad.

Si a día de hoy se ha demostrado a través del entrelazamiento cuántico que las conexiones entre las partículas son un actor principal para la posibilidad del teletransporte, el avance al que se ha llegado estos días significa un paso enorme. Una fórmula o modelo matemático que ofrece una solución para aumentar la eficiencia de esas conexiones.

La ley cuántica del entrelazamiento supone que dos objetos o partículas cuánticas están fuertemente unidas aunque no estén juntas, esta conexión haría que los qubits (sistema cuántico con dos estados propios) pudiera ser enviada de un espacio a otro punto.

Además del modelo matemático desarrollado para mejorar la eficiencia de las conexiones, los físicos hablan de una técnica generalizada de teletransporte. Según Sergii Strelchuk, uno de los investigadores de la Universifdad de Cambridge:

Junto al avance matemático hemos encontrado una técnica de teletransportación generalizada con la que esperamos encontrar aplicaciones en áreas como la computación y física cuántica.

Dicho esto, los científicos aclaran que la investigación es actualmente pura teoría, los protocolos son una mejora sobre los métodos anteriores para el uso del entrelazamiento:

El entrelazamiento ahora puede ser algo así como el combustible para el teletransporte. Nuestro protocolo es el “combustible” más eficiente, tanto, que es capaz de utilizar el entrelazamiento mientras que elimina las correcciones ante posibles errores.

Los científicos creen que este avance podría acelerar la construcción de un ordenador cuántico indescriptible hasta la fecha, una posibilidad de ofrecería un equipo con capacidad de realizar cálculos imposibles para un ordenador actual.

Tomado de:

Radio Santa Fè 

Biología cuántica: un mundo por descubrir

El extraño universo de la mecánica cuántica 

La mecánica cuántica empezó con la simple idea de que la energía no está presente en cualquier cantidad, viene en fragmentos discretos, llamados cuantos (Quanta). Pero al profundizar en la teoría se ha descubierto que sus aplicaciones son sorprendentes y útiles.

• Superposición: Una partícula existe en distintos estados y lugares de forma simultánea. Esto es, un electrón puede estar en la punta de su dedo y en el rincón más lejano del Universo al mismo tiempo. Sólo cuando observamos la partícula, esta "escog" un estado en particular.
• Entrelazamiento cuántico: Dos partículas pueden entrelazarse de manera que sus propiedades dependan las unas de las otras, sin importar la distancia a la que estén. La medición de una parece afectar la medición de la otra instantáneamente, una idea que Einstein calificó de "espeluznante".

• Efecto túnel: Una partícula puede atravesar una barrera de energía, pareciendo que desaparece en uno de sus lados y reapareciendo en el otro. Gran parte de la electrónica moderna depende de este efecto.

Desaparecer en algún lugar y reaparecer en otro. Estar en dos sitios a la vez. Transmitir información a una mayor velocidad que la de la luz.

Son fenómenos que se explican –desde hace un tiempo– a partir de la rama de la física que estudia el comportamiento de la materia y de la energía: la mecánica cuántica.

¿Pero qué tiene que ver esta ciencia con las flores, las aves migratorias y el olor a huevos podridos?

Bienvenido a la frontera de lo que se conoce como biología cuántica.

Sigue siendo una disciplina tentativa, incluso especulativa, pero de continuar creciendo, podría revolucionar el desarrollo de nuevos medicamentos, computadoras y perfumes, o incluso contribuir a la lucha contra el cáncer.

Hasta hace poco tiempo, la idea de que la biología -una ciencia que a los ojos de los físicos es cálida, húmeda y desordenada- estuviera relacionada con los estados de la materia se consideraba una insensatez.

Pero poco a poco y usando la poca evidencia que se ha ido encontrando, la idea ha empezado a cobrar importancia, explicó Luca Turín, del Instituto Fleming en Grecia.

Plantas, aves y narices

"Básicamente hay tres áreas en las que empieza a ser evidente la presencia de la cuántica, tres fenómenos que han derribado la idea de que la mecánica cuántica no tiene nada que ver con la biología", le dijo Turín a la BBC.

La fotosíntesis es el proceso de la naturaleza que más se ha podido relacionar con la física cuántica.

La más evidente de las tres es la fotosíntesis, el eficiente proceso mediante el cual las plantas y algunas bacterias construyen las moléculas que necesitan, utilizando energía de la luz solar. 

Cuando se observa el proceso de cerca pareciera que hubiera pequeños paquetes de energía al mismo tiempo, "probando" todos los caminos posibles para llegar a donde necesitan ir para después escoger el más eficiente.

"La biología parece haber sido capaz de utilizar este tipo de efecto en un ambiente cálido y húmedo, manteniendo la superposición. No logramos entender cómo lo hace", le dijo Richard Cogdell, de la Universidad de Glasgow a la BBC.

La sorpresa no acaba ahí. Se cree que trucos similares pueden encontrarse en el comportamiento animal: las hazañas de las aves que cruzan países, e incluso continentes volando de polo a polo en sus rutas migratorias, podrían tener relación con la física cuántica.

Los experimentos biológicos muestran que, al migrar, los petirrojos sólo se orientan a través de los colores de la luz, y que basta con una radiofrecuencia débil para confundir su sentido de dirección.
Pero las explicaciones dadas no alcanzan a explicar el fenómeno.

Para los defensores de la relación entre la cuántica y la biología, la orientación de los petirrojos al migrar se debe a un efecto de entrelazamiento cuántico.

Según este fenómeno físico, las partículas entrelazadas (en su término técnico en inglés: entangled) no pueden definirse como partículas individuales, sino más bien como un sistema. 

Por más distanciadas que estén dos partículas "entrelazadas", ambas saben lo que pasa con la otra, incluso parecen poder transmitirse información a mayor rapidez que la velocidad de la luz.

Los experimentos sugieren que este fenómeno ocurre dentro de las moléculas individuales de los ojos de las aves.

John Morton, del University College London, explicó que la manera en que las aves lo perciben puede parecer aún más extraño.

"Podríamos imaginarnos que es una especie de pantalla de visualización frontal, parecida a la que tienen los pilotos: una imagen del campo magnético impresa sobre todo lo que ven a su alrededor ", apuntó.

La idea sigue causando polémica. No menos la teoría según la cual que la biología cuántica la tenemos en nuestras propias narices.

La mayoría de los investigadores cree nuestro sentido del olfato depende únicamente de la forma que tienen las moléculas que aspiramos.

Pero el doctor Turín cree que, además de la forma, influyen las vibraciones de las moléculas, gracias a un efecto cuántico conocido como efecto túnel.

La idea sostiene que los electrones en los receptores de la nariz desaparecen en un lado de una molécula olfativa y reaparecen en el otro, dejando un poco de energía en el proceso.

Un artículo publicado en Plos One esta semana explica que las personas somos capaces de diferenciar dos moléculas de idéntica forma pero con diferentes vibraciones, lo que sugiere que la forma no es el único factor implicado en el proceso. 

Lo que intriga a los investigadores es el alcance que puede tener la cuántica en los fenómenos de la naturaleza.

"No sabemos si estas tres áreas nos están introduciendo a todo un mundo por descubrir, o si realmente no hay nada debajo" –afirmó el doctor Turín. "No lo sabremos hasta que lo veamos"

'Sumamente importante'

Este tipo de fenómeno ha suscitado un gran interés a nivel global. En 2012, la Fundación Europea de la Ciencia puso en marcha su programa Farquest, con el objetivo de crear una estructura de investigación cuántica a nivel europeo en la que la biología cuántica juega un papel muy importante.

Por otra parte, la Agencia de proyectos de investigación avanzados del departamento de Defensa de Estados Unidos (Darpa), estableció una red nacional de biología cuántica en 2010, y departamentos dedicados al tema están surgiendo en una gran cantidad de países que van desde Alemania a India.

Una mejor comprensión del olfato podría impulsar enormemente el negocio de la perfumería, con la creación de fragancias más personalizadas.

De igual manera, entender los trucos de la naturaleza podría contribuir al desarrollo de la próxima generación de computadoras cuánticas.

Pero el estudio de la biología cuántica puede tener repercusiones todavía mucho más profundas.

Algunos investigadores sugieren que los petirrojos tienen una especie de imagen del campo magnético impresa sobre todo lo que ven a su alrededor.

Simon Gane, un investigador del Royal National Throat, Nose and Ear Hospitaly autor principal del artículo publicado en Plos One, explicó que los pequeños receptores de nuestra nariz se conocen comúnmente como receptores acoplados a proteínas G. 

"Son una subfamilia de los receptores que tenemos en todas las células de nuestro cuerpo, hacen parte de los retos implicados en el desarrollo de nuevas medicinas", explicó.

"¿Qué pasa si existe una interacción receptor-droga que simplemente no estamos notando por no pensar que se puede tratar de un efecto cuántico? Un descubrimiento semejante podría tener profundas implicaciones en el desarrollo, la creación y el descubrimiento de fármacos".

Jim Al-Khalili, de la Universidad de Surrey, está investigando la posibilidad de que el efecto túnel se produzca durante mutaciones en nuestro ADN - una pregunta que puede ser relevante para comprender la evolución de la vida misma, o para la lucha contra el cáncer.

Como le dijo el científico le dijo a la BBC: "si descubrimos que el efecto túnel está presente en las mutaciones, existe la posibilidad de que la física cuántica pueda explicar por qué una célula se vuelve cancerosa.

"Este sinfín de opciones -añadió- te hace pensar en la posibilidad de que la física cuántica no sea únicamente nuestra pesadilla de secundaria, o un campo de estudio alternativo liderado por un grupo de personas con ideas estrafalarias. Si realmente puede ayudar a responder algunas de las preguntas más importantes de la naturaleza, se convertiría en una ciencia sumamente importante".

Fuente:

BBC Ciencia 

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La derecha, la izquierda y el verdadero origen de la masa

Imagina que hay 2 observadores, uno en frente del otro que están mirando un reloj (con la cubierta trasera transparente) que se encuentra entre ellos. Uno de ellos le dice al otro: "Que reloj tan bonito, lástima que gire al revés", a lo que el otro responde: "¿Qué estás diciendo?, el reloj gira correctamente".

¿Cual de ellos tiene razón? Pues los 2 tienen razón, la respuesta depende del sistema de referencia que utilicemos. En este caso el sentido de giro del reloj (horario o anti-horario) es claramente una convención humana y depende de la posición del observador. 

Sin embargo, como Albert Einstein demostró en su teoría de la relatividad no pueden existir sistemas de referencia privilegiados, las leyes y magnitudes fundamentales del Universo deben ser las mismas para todos los observadores. Vamos a comprobar este principio de forma bastante sorprendente en una de las más fundamentales propiedades de las partículas elementales: el spin. 

Helicidad

Todas las partículas que forman la materia (llamadas fermiones) tienen un momento ángular intrínseco: el spin. El spin es un fenómeno intrínsecamente mecánico cuántico, es decir, no existe una analogía clásica totalmente correcta para definirlo, sin embargo, para nuestro propósito, se puede usar la analogía de la bola que gira sin incurrir en errores fundamentales: 

                                                                        

La flecha gris indica el sentido de movimiento y la roja el sentido de giro del spin de la partícula. Esta partícula se denomina partícula de helicidad derecha (por convención si ponemos el pulgar en el sentido de la flecha gris, el movimiento producido al plegar los dedos nos indica el sentido de giro del spin). En las partículas de helicidad derecha el sentido de giro del spin coincide con la dirección de movimiento (es decir, cuando proyectamos el vector spin sobre el vector impulso el resultado es positivo). A continuación representamos la misma partícula de helicidad derecha moviendose en sentido contrario:

                                                                        

Ahora el sentido del spin cambia pero la partícula sigue siendo la misma partícula de helicidad derecha (puedes comprobarlo poniendo el pulgar de la mano derecha en la nueva dirección de movimiento). Las partículas de helicidad izquierda son entonces las que giran en el sentido siguiente: 

                                                        

Todas las partículas que forman la materia (electrones, quarks, etc) se presentan en dos tipos: de helicidad izquierda (L) y de helicidad derecha (R).

Helicidad, relatividad y masa

Las partículas sin masa como el fotón viajan siempre, bajo cualquier sistema de referencia a la velocidad de la luz. Esto quiere decir que ningún observador puede "adelantar" a un fotón y "observar" que sucede con el sentido de giro de su spin. Por esto, en partículas sin masa, un fotón con helicidad R será siempre, bajo cualquier sistema de referencia un fotón con helicidad R y lo mismo sucede para un fotón L. 

Sin embargo, en las partículas con masa un observador puede en principio desplazarse a mayor velocidad que dicha partícula de forma que puede adelantarla y observar que sucede con el sentido de giro del spin. ¿Qué sucederá entonces? ¿Cambiará la partícula su sentido de giro dependiendo de donde se encuentre el observador?

Si así fuese entonces el spin no sería una propiedad intrínseca de la partícula. Lo que sucede es lo siguiente: el observador que adelanta a la partícula ve que esta se aleja de el en sentido contrario, por tanto observará que (para el) ha invertido su sentido de movimiento y por tanto su helicidad, sin embargo, el sentido de giro del spin no cambia, lo que cambia es su helicidad. Debemos darnos cuenta de que la partícula no ha cambiado en absoluto, se trata de la misma partícula. Esto se entiende mejor en la siguientes figuras:


                                       

En la primera figura el observador antes de adelantar a la partícula observa una partícula de helicidad R. Al adelantar a la partícula, el observador ve una partícula que se desplaza hacia atrás, osea de helicidad L, pero el sentido de giro del spin, que es la magnitud fisicamente medible no cambia, en las partículas con masa la helicidad no es medible por los experimentos, los experimentos no distinguen entre por ejemplo un electrón R o un electrón L, sin embargo, el sentido de giro del spin si es medible (por ejemplo observando si el electrón se desvía hacia un lado u otro en un campo magnético). 

Por tanto, no es posible distinguir entre un sistema de referencia u otro tal y como establece la relatividad, incluso puede interpretarse que la naturaleza ha duplicado (pero solo a efectos matemáticos) la naturaleza del electrón para que los principios de la relatividad sean válidos, es decir, para que no haya ningún sistema de referencia privilegiado. Visto esto, podemos afirmar que la masa es algo que nos permite decir si la helicidad de una partícula es algo fundamental e intrínseco de esta o no: en las partículas sin masa sí lo es pero en las partículas con masa no, en éstas últimas la propiedad relacionada que sí es intrínsica de la partícula y por tanto independiente del observador es la quiralidad.

La quiralidad

En las partículas sin masa la quiralidad y la helicidad son la misma cosa. Una partícula será R o L en cualquier sistema de referencia. Sin embargo, las partículas con masa tienen helicidad R o L y una quiralidad independiente también R o L, solo que esta última es independiente del observador.

La quiralidad es un concepto más abstracto que el de helicidad y más difícil de definir. En los fermiones por ejemplo, que son los constituyentes de la materia, la quiralidad está relacionada con el hecho de que si giramos por ejemplo al electron 360º invertimos el estado cuántico del mismo (es decir lo encontramos multiplicado por -1) y solo cuando lo volvemos a girar otros 360º volvemos a obtener el electrón en el estado cuántico original. La quiralidad nos dice en que sentido se desplaza la fase de la función de onda cuando rotamos el electrón, en los electrones de quiralidad R al girar el electrón la fase de la función de onda se desplaza hacia la derecha y en los de quiralidad L hacia la izquierda: 



Al contrario que con la helicidad una partícula puede tener quiralidad R o L y no tener su contrapartida R o L. Las partículas con quiralidad R y L son partículas distintas, de hecho, en el caso del electrón, la partícula de quiralidad L es la que comunmente llamamos electrón mientras que la partícula con quiralidad R se denomina anti-positrón. Por tanto, dentro del "grupo electrón" se pueden distinguir 4 partículas diferentes: 

1- El electrón: Quiralidad L, carga eléctrica -1, con carga débil
2- El anti-electrón: Quiralidad R, carga eléctrica +1, con carga débil
3- El positrón: Quiralidad L, carga eléctrica +1, sin carga débil
4- El anti-positrón: Quiralidad R, carga eléctrica -1, sin carga débil

                     
 electrón                   anti-electrón (representado en verde)             positrón (con mostacho)     anti-positrón (en verde y con mostacho)

La carga débil es a la fuerza nuclear débil lo que la carga eléctrica es al electromagnetismo. La fuerza electromagnética se produce por el intercambio de fotones mientras que la fuerza débil por el intercambio de partículas W y Z, por tanto, ni el positrón ni el anti-positrón sienten la fuerza débil ya que no tienen carga débil. Esto significa que la naturaleza discrimina entre partículas de quiralidad R y partículas de quiralidad L.

Quiralidad, el Higgs y la masa

Aunque parezca increíble estos 3 elementos están intimamente relacionados. Si nos fijamos en el electrón y el anti-electrón nos damos cuenta de que para casi cualquier experimento físico, ambas son partículas muy parecidas: tienen la misma masa y la misma carga eléctrica aunque tienen distinta carga débil.

Las partículas con propiedades muy similares pueden experimentar un fenómeno cuántico denomiando "oscilación", es decir, pueden oscilar la una en la otra, formando una especie de superposición cuántica de ambas partículas (vease la oscilación de los neutrinos por ejemplo). Esto es exactamente lo que le sucede al electrón: lo que nosotros denominamos electrón es una mezcla de un electrón y un anti-positrón. 

El electrón es realmente la mezcla de un electrón y un anti-positrón. NOTA: En los libros de texto normalmente se los denomina electron "left-chiral" y electrón "right-chiral" respectivamente. Aquí hemos alterado ligeramente la notación por razones pedagógicas.

Sin embargo, como dijimos, el electrón tiene carga débil y el antipositrón no. ¿Que pasa con la conservación de esta carga? Aqui es donde entra el campo de Higgs. El campo de Higgs se encuentra "condensado" en el vacío cuántico, es decir, es un campo que permea todo el espacio. La partícula de Higgs es la vibración del campo de Higgs (al igual que el electrón es la vibración del campo electrónico) y es una partícula de spin 0 (por tanto es un bosón) y con carga débil. Este campo interacciona con todas las partículas (excepto las partículas sin masa como el fotón), cuando un electrón se desplaza por el espacio interacciona con el campo de Higgs lo que intercambia la carga débil (y la quiralidad) del mismo con la del Higgs, haciendo posible la oscilación entre el electrón y el anti-positrón. Esta interacción produce un retraso o un desfase temporal en el movimiento de la partícula y es precisamente esta interacción lo que "crea" o produce lo que nosotros llamamos masa. Cuanto mayor es esta interacción, más lentamente se mueve la partícula lo que se traduce en que nosotros medimos una masa mayor y viceversa.

El electrón al desplazarse por el vacío cuántico interacciona con el campo de Higgs (las cruces en la figura) produciendo la oscilación electrón-antipositrón. Esta oscilación puede entenderse como un grado de libertad extra de la partícula lo que se traduce a efectos físicos en que la partícula se mueve más lentamente: la partícula tiene masa.

NOTA: Como hemos señalado repetidamente esta explicación es válida solo para los electrones, otras partículas adquieren masa de una forma diferente.

Fuente:

Revolución Científica