ANTHONY LEGGETT Físico teórico "No creo que la mecánica cuántica sea una teoría general, creo que hay algo más"

Anthony Leggett, físico teórico británico de 61 años, cree que hay leyes físicas aún no descubiertas que rigen el mundo de dimensiones intermedias entre los átomos y el reino macroscópico. En la materia a escalas de millonésimas de milímetro emergen los extraños efectos cuánticos, que resultan imperceptibles en la vida cotidiana: pues para Leggett falta por encontrar una pieza entre ambos mundos. Es una hipótesis heterodoxa entre los físicos, pero las aportaciones de Leggett en otras áreas impiden calificarle de "contracorriente vocacional". Leggett contribuyó a explicar la superfluidez del helio 3 -un fenómeno muy buscado, cuya observación experimental fue premiada con el Nobel en 1997-, y ahora quiere hacer lo propio con otro caballo de batalla de la física: la superconductividad de alta temperatura. Los materiales superconductores no oponen resistencia al paso de la corriente eléctrica, lo que abre la puerta a aplicaciones tan atractivas como un tren que viaje levitando sobre los raíles a velocidad de vértigo. Para Leggett, cuando se entienda por qué se produce esta superconductividad a alta temperatura, que por ahora sigue siendo muy baja, se obtendrán superconductores a temperatura ambiente. Leggett ocupa la prestigiosa cátedra MacArthur de la Universidad de Illinois (EEUU) y pasó recientemente unas semanas en la Universidad Autónoma de Madrid.

Pregunta.¿Qué es la superfluidez del helio3?

Respuesta.El helio es un elemento inusual, porque no se vuelve sólido ni aunque lo enfríes a temperaturas muy bajas. Se comporta como un líquido. En el helio4, el isótopo más pesado del helio, cuando se enfría hasta dos grados por encima del cero absoluto (-273 grados centígrados) aparece lo que llamamos la superfluidez: de repente el líquido puede atravesar poros en los que cualquier otro líquido estaría frenado por la fricción. El helio3 no se comporta así. La superfluidez en el helio 3 se buscó durante décadas, pero hubo que enfriarlo hasta apenas tres milésimas de grado por encima del cero absoluto para lograrla.

P.¿Tiene aplicaciones la superfluidez del helio 3?

R.Desafortunadamente, creo que no. Puede que en un futuro lejano haya aplicaciones... Por ejemplo, donde interese medir diferencias muy pequeñas en campos gravitacionales: en naves espaciales, en geofísica...

P.Usted trabaja también en superconductividad. ¿Cómo va la carrera en pos de la superconductividad de alta temperatura?

R.La importancia de la superconductividad de altas temperaturas es que los superconductores antiguos había que enfriarlos hasta -270º centígrados, y para eso hace falta helio líquido, que es muy poco manejable. Así que, si consigues superconductores a -120º centígrados ya es una ventaja: puedes enfriarlos con nitrógeno, que es más barato y fácil de usar. Pero apostaría a que en el futuro tendremos superconductividad a temperatura ambiente. Y entonces no hará falta enfriar nada.

P.¿Qué temperatura se ha alcanzado hasta ahora?

R.Unos -113º centígrados. Algo más de la mitad de la temperatura ambiente.

P.Parece mucho duplicar esta temperatura.

R.Bueno, es que en 1986 la temperatura más alta que teníamos eran -247º C. Hemos mejorado mucho.

P.¿A qué se debe el aumento en las temperaturas de los materiales superconductores?

R.Diría que a la suerte. Los superconductores a alta temperatura son todos de un material llamado cuprato. Tienen oxígeno y cobre. La subida de temperaturas ha sido por explorar diferentes cupratos. La mejor por ahora tiene tres capas de oxígeno y cobre con mercurio entremedias.

P.¿Por qué no se entiende aún cómo se produce la superconductividad de alta temperatura?

R.Los primeros superconductores se descubrieron en 1911 y la teoría llegó en 1956. Todavía no ha pasado tanto tiempo con los de alta temperatura, pese a la gran actividad del campo. En la última década, ha habido unas 30.000 publicaciones sobre esto.

P.¿Por qué le interesa?

R.Sólo quiero saber qué hacen los electrones en esos materiales. Pero no es sólo por la superconductividad, sino por si realmente entendemos los estados en que puede encontrarse la materia. Y estoy interesado en los aspectos prácticos, porque estos superconductores tendrán un sinfín de aplicaciones. Además, serán maravillosos ejemplos de los principios de la mecánica cuántica funcionando encima de la mesa. Sería estupendo presenciar efectos de superconductividad aquí mismo, en el despacho.

P.Explíqueme cómo se haría.

R.Hay un experimento muy fácil que hice una vez con niños: coges un pequeño disco superconductor de alta temperatura y otro disco de material magnético no superconductor, y tratas de balancear éste último sobre el primero. Lo que pasa es muy divertido: ves el imán no superconductor levitando sobre el otro y girando como loco, sin parar. Pero cuando se evapora el nitrógeno líquido que enfría el superconductor, ves que el imán se cae, simplemente.

P.¿Queda mucho por saber hoy sobre el comportamiento de la materia?

R.Bueno, yo tengo un punto de vista bastante radical sobre esto. En el sentido siguiente. Creo que la mayoría de mis colegas sostendría que si se conocieran las ecuaciones que describen el movimiento de cada uno de los átomos de esta mesa, entonces, en principio, yo podría describir el comportamiento de la materia de toda la mesa. Yo no estoy de acuerdo. Es un punto de vista muy radical. Creo que probablemente hay leyes de la naturaleza que emergen a un nivel por encima de un único átomo, y son leyes que no conocemos aún. Yo no creo, personalmente, que la mecánica cuántica sea una teoría general; creo que hay algo más que entra en juego, entre el nivel de los átomos y el nivel en el que estamos nosotros. Algo entre ambos niveles. Y una de las cosas que he estado haciendo en los últimos años es diseñar un experimento para demostrar esto.

P.¿Qué le hace pensar eso?

R.Mi principal razón es una paradoja muy fundamental en la mecánica cuántica, el principio de incertidumbre. Este principio no resulta aplicable en la vida cotidiana, y me resulta tremendamente insatisfactorio. No es un buen ejemplo, pero pongamos que hablo de este bolígrafo. El bolígrafo podría estar en un estado de superposición cuántica en dos sitios distintos, aquí y aquí . Esto no es lo difícil. Lo difícil es probar que realmente está en ese estado, y no aquí o aquí. Hay un montón de literatura que dice que probar esto era a priori ridículo. En los últimos años nos estamos dando cuenta de que no es tan imposible.

P.¿Cómo piensa probar su hipótesis?

R.Hay un experimento en construcción en Roma, que tal vez dé resultados dentro de unos dos años. Viene a ser un dispositivo en el laboratorio y se puede predecir que si la mecánica cuántica realmente describe su funcionamiento, entonces estará en un estado de superposición cuántica. Si desarrollamos nuestro experimento con el suficiente cuidado no hay razón, en principio, para no poder demostrar que está o no en un estado de superposición.

P.Equivaldría a saber si el famoso gato de Schrodinger está vivo o muerto.

R.Sí, exactamente.

P.Si prueba eso va a ser una revolución.

R.Pero es muy difícil. Hay que ser extremadamente cuidadoso. En este tipo de experimentos, cuando ves el comportamiento cuántico puedes estar casi seguro de que no se debe a un accidente, pero en caso contrario puede haber un montón de razones que expliquen por qué no ves fenómenos cuánticos.