Teoría de cuerdas simplificada
En 1994, el profesor Dr. Günter Nimtz y su colega Horst Aichmann realizaron en Hewlett-Packard experimentos innovadores que implicaban transmitir información más rápido que la luz. Gracias a un fenómeno llamado efecto túnel cuántico, lograron transportar una señal a una distancia muy corta a una velocidad 4.7 veces superior a la de la luz. Este notable resultado ha provocado acalorados debates entre los científicos, pero sigue siendo reproducible.
¿MÁS RÁPIDO QUE LA LUZ?
Por improbable que parezca, estuve presente en 1999 cuando el Profesor Dr. Nimtz transmitió una señal de microondas modulada en AM de la 40ª sinfonía de Mozart a través de un prisma doble Bose a 4.7 veces la velocidad de la luz.
Como webmaster de un sitio web de noticias con temática de ciencia ficción llamado “Museo del Futuro”Siempre estaba buscando temas interesantes. Un día, me topé con un artículo sobre el Dr. Nimtz y los enigmáticos procesos de efecto túnel cuántico superlumínico. Intrigado, me acerqué a él y gentilmente aceptó demostrarme su experimento.
Lo que sigue es un extracto del artículo original que escribí sobre el experimento de Nimtz el 9 de septiembre de 1999, titulado Transmisión de señales más rápida que la luz:
“Cuando conocí al Prof. Dr. Nimtz por primera vez, me mostraron su nuevo experimento de tunelización. Como profano en la materia, no puedo empezar de inmediato a hacer una interpretación científica detallada de su experimento, pero intentaré comprender lo que vi hoy y compartir mis ideas y preguntas, y poner a disposición los datos a medida que se vayan conociendo”.
“Presento aquí por primera vez imágenes exclusivas a nivel mundial del nuevo experimento del profesor Nimtz”.
En este experimento, se comparó la señal tunelizada cuánticamente con una señal que viajaba a través del espacio ordinario de un laboratorio. Para demostrarlo, el Dr. Nimtz empleó un osciloscopio y un diodo detector para medir con precisión el tiempo de tunelización.
Mozart a 4.7 veces la velocidad de la luz
Anticipándome a posibles preguntas en el futuro, preparé un breve vídeo hace seis años que incluye la última grabación sobreviviente de la transmisión superlumínica de Mozart.
Preguntas técnicas
En agosto de 2023, me comuniqué con Horst Aichmann, el ingeniero que está detrás del experimento de efecto túnel cuántico y coautor, junto con el profesor Nimtz, de varios artículos relacionados. Le pregunté sobre la modulación y la detección de la sincronización de la señal. Me proporcionó la siguiente información:
“Durante nuestras mediciones de tiempo, creé un modulador de pulsos equipado con un filtrado especializado, que permite una frecuencia de repetición de 13 MHz y un tiempo de subida de aproximadamente 500 picosegundos. La señal AM proporciona una traza fácilmente detectable y medible, gracias a un diodo detector rápido acoplado a un osciloscopio suficientemente rápido”.
Si efectivamente aceptamos la existencia de efectos superlumínicos originados por el efecto túnel cuántico, podemos concluir que este fenómeno permite que una partícula entre en un estado taquiónico estrictamente localizado, durante un período muy corto de tiempo.
La tunelización superlumínica se ha realizado con éxito cientos de veces en laboratorios de todo el mundo, lo que demuestra su aplicabilidad en la tecnología cotidiana. Por ejemplo, el lector de huellas dactilares de su teléfono inteligente utiliza la tunelización cuántica. Puede que no lo piense, ¡pero funciona!
Lectores de huellas dactilares y efecto túnel cuántico
Cuando se produce un efecto túnel cuántico con un puntero láser rojo (que opera a una frecuencia de varios cientos de terahercios), el campo taquiónico evanescente sólo se extiende unos pocos picómetros debido a la alta frecuencia.
Durante los experimentos de Nimtz, utilizó una frecuencia de 8.7 GHz, que coincidía casualmente con la longitud de onda de las emisiones de helio-3. Esta frecuencia en particular permitió que su campo evanescente fuera detectable a varios centímetros de distancia entre los prismas. (Resultó que el emisor de microondas disponible en el laboratorio de la universidad operaba a esta frecuencia).
Curiosamente, parece que cuanto menor sea la frecuencia utilizada, más extenso será el campo evanescente que se extiende desde la barrera.
Réplicas (este es un gran tema para tu Proyecto de feria de ciencias!)
Recientemente, este experimento innovador fue replicado por Pedro Elsen y Simón Tebeck, quienes presentaron sus hallazgos en “Investigación juvenil”, prestigioso concurso de física para estudiantes de Alemania, en 2019. Su trabajo les valió el primer premio de Rheinland-Pfalz, así como el Premio Heraeus para Alemania.
Referencias:
Túneles superluminales: ganadores de “Jugend forscht”.
Los ganadores de “Jugend forscht” se reúnen con la Canciller alemana
¿Qué es una brana? (Topología y teoría de cuerdas en pocas palabras)
La regla de que nada puede moverse más rápido que la luz tiene una excepción poco conocida: las ondas evanescentes. Se han intentado diversas explicaciones para explicar este fenómeno.
Mi explicación es sencilla: un fotón es la unidad más pequeña posible de topología, geometría, dimensión, información, energía o cualquier cosa. Topológicamente, un fotón es un punto de dimensión cero en el espacio; es un cuanto de dimensión cero (0).
En el hipnótico ballet del efecto túnel cuántico, este fotón, este potencial puro, atraviesa una barrera. Al hacerlo, se transforma; cuando un punto pasa de una localidad a otra, se convierte en una línea, en una cuerda. Es esta misma cuerda, ese delicado filamento, el que encuentra su lugar en la gran narrativa de la teoría de cuerdas. De repente, hemos trascendido del reino etéreo de la dimensión cero a la realidad tangible de un objeto unidimensional.
En el léxico de la física teórica, también podríamos referirnos a esta cuerda unidimensional como una “brana”, que existe dentro de un espacio confinado, unidimensional, desprovisto del tapiz del tiempo.
¿Qué es una brana?
En los ámbitos de la teoría de cuerdas y cuántica, una 1-brana Son “objetos u ondas” unidimensionales que atraviesan el espacio-tiempo, no a través de leyes clásicas, sino regidos por los principios de la física cuántica. Cuando consideramos el espacio unidimensional, omitimos la cuarta dimensión, que es el tiempo.
En este contexto, los fotones o las cuerdas pueden moverse de manera superlumínica. No se trata de una mera idea matemática abstracta, sino que refleja nuestra realidad.
Las ondas evanescentes son el resultado de que los fotones reentran en el reino no cuántico de cuatro dimensiones, lo que nos permite presenciar el movimiento más rápido que la luz de un fotón que atraviesa una barrera.
Es espacio, Jim, pero no como lo conocemos.
Albert Einstein explicó su teoría de la relatividad especial utilizando la geometría del matemático Hermann Minkowski, quien unificó el espacio y el tiempo en un continuo espacio-tiempo de cuatro dimensiones.
Para su teoría de la relatividad general, Einstein empleó la geometría de Riemann (una rama que incluye el concepto de espacio curvo) para describir cómo la masa y la energía distorsionan el espacio-tiempo.
Esta "topología”, el modelo del espacio curvo, ha ejercido sobre nosotros una fascinación infinita desde los tiempos más remotos.
La esfera existe en tres y cuatro dimensiones. En los reinos unidimensionales y cerodimensionales, la esfera (y el tiempo) no existen, porque estas dimensiones carecen de la estructura necesaria para definir una “superficie” o un “volumen”, y mucho menos un “tiempo”.
¿Es “hora” de ir más allá de la esfera de Riemann en nuestra comprensión del cosmos?
Haga clic aquí para ver “Superluminal”, parte 3:
Desbloqueando la mente: ¿Las ondas cerebrales humanas desafían la velocidad de la luz?
La serie “Superluminal”:
1. El descubrimiento de ondas cerebrales más rápidas que la luz: un viaje ilustrado
2. ¡Los científicos revelan una topología alucinante del espacio mientras rompen los límites de velocidad de la luz!
3. Desbloqueando la mente: ¿Las ondas cerebrales humanas desafían la velocidad de la luz?
4. Desvelando el misterio de la conciencia más rápida que la luz