Mecánica cuántica 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 mecánica cuántica. Un equipo de físicos españoles ha descubierto que el principio cuántico que subyace a tantos fenómenos físicos, según el cual la corriente no fluye en un continuo, sino en paquetes de energía -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 pequeña.

A partir de ahora, los profesores y alumnos de los colegios no podrán argumentar que la mecánica cuántica 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 físicos, que dependían de microscopios de efecto túnel, de cámaras de alto vacío y de equipos criogénicos para estudiar este fenómeno, lo tienen mucho más fácil con el experimento inventado en el Laboratorio de Física de Sistemas Pequeños (CSIC-Universidad Autónoma de Madrid), que dirige Nicolás García.

"La teoría cuántica, bien establecida, dice que la conductancia cambia a saltos en contactos pequeños", explica José Luis Costa-Kramer. Desde hace tiempo hace experimentos sobre este principio. "Estaba estudiando, en condiciones muy controladas, cómo varía la resistencia eléctrica cuando aplicas campos magnéticos a contactos pequeñísimos", recuerda. "Entonces, en un momento, tenía en la mano dos, cables de teléfono corrientes de Alcatel, y pensé '¿por qué no?'. Monté en un minuto el experimento en la mesa, con los cables sujetos con unas pinzas, y salió a la primera", dice.

En aceite y en saliva

Él 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 bañados en los medios más variopintos, ya sea aceite de oliva o saliva. Siempre sale. Sólo en un caso, aplicando un medio jabonoso a los cables, el efecto cuántico resulta atenuado.El equipo de García ha presentado sus resultados en un congreso celebrado en Glasgow, Reino Unido, y serán publicados en la revista Surface Science el próximo 20 de noviembre. Mientras tanto, varios laboratorios de Europa y de EE UU han reproducido el experimento. "Es un bello y simple ejemplo de mecánica cuántica y funciona perfectamente; numerosas personas lo han repetido en todo el mundo", comenta Mark Welland, de la Universidad de Cambridge. "El efecto es básicamente el mismo que se puede observar con un microscopio de efecto túnel, pero varios órdenes de magnitud, más sencillo". Para Welland, la sencillez del experimento es importante en sí misma, pero también "porque la gente, ahora empezará a buscar otros efectos que puedan verse de modo simple".

En este campo de investigación no hay que rebuscar mucho para encontrar aplicaciones: "Estamos trabajando en la nanoelectrónica, el futuro de la microelectrónica, porque para lograr más memoria en los chips hay que ir hacia la superintegración y hay que estudiar procesos de transporte de energía", dice García. También se apunta con este experimento hacia los fenómenos de fricción y de dispositivos electrónicos de interrupción, que aprovechan este principio de los paquetes de energía en lugar de cortar o conectar la corriente como en los chips actuales.

En el laboratorio, Costa-Kramer y los demás están profundizando ahora en el análisis del fenómeno, estudiando qué pasa si la vibración es más rápida o más lenta, probando nuevos materiales y contrastando los datos con los modelos teóricos. "Vemos qué resultados se obtienen si acercamos los cables bajo control, si lo hacemos en una cámara de alto vacío evitando contaminantes, si calentamos poco a poco los cables, si los separamos y juntamos despacio o deprisa...", explica Pedro Serena, otro de los físicos, implicados en el experimento.

Pero también están entusiasmados con el cariz que está tomando su experimento como estímulo de la curiosidad científica. "En un correo electrónico titulado Quantum Carlsberg nos dicen que en el pub del Centro de Microeléctrónica de Dinamarca han instalado el juego de golpear la mesa y al que le salen los saltos cuánticos más claros le hacen descuento en la cerveza", cuenta Pedro García Mochales.