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Físicos producen la primera imagen visual directa de entrelazamiento entre electrones

MADRID. E.P.  | 09.01.2018 
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Físicos han desarrollado un método que puede representar directamente las correlaciones entre electrones y permite explorar cómo, en sus propiedades, los electrones dependen unos de otros.

Como estas correlaciones desempeñan un papel destacado en la determinación de la función de onda de una molécula, que describe el estado cuántico de la misma, los investigadores utilizaron el nuevo método para producir las primeras imágenes del cuadrado de la función de onda de dos electrones de una molécula de hidrógeno (H2).

Los investigadores, M. Waitz y otros, de varios institutos en Alemania, España, Estados Unidos, Rusia y Australia, han publicado un documento sobre el nuevo método de imágenes en una edición reciente de 'Nature Communications'.

"Hay otros métodos que permiten reconstruir correlaciones a partir de diferentes observaciones, sin embargo, que yo sepa, esta es la primera vez que se obtiene una imagen directa de las correlaciones con solo mirar un espectro", afirma el coautor Fernando Martín, de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) a Phys.org.

"Los espectros grabados son idénticos a las transformadas de Fourier de las diferentes piezas del cuadrado de la función de onda (o equivalentemente, a la representación de las diferentes piezas de la función de onda en el espacio de momento) --explica--. No se necesita reconstrucción o filtrado o transformación: el espectro refleja directamente las piezas de la función de onda en el espacio de momento".

El nuevo método implica la combinación de dos métodos de imagen que ya se usan ampliamente: la obtención de imágenes de fotoelectrones y la detección simultánea de fragmentos de reacción. Los investigadores emplearon simultáneamente ambos métodos al usar el primer método en un electrón para proyectar ese electrón en un detector, y usar el segundo método en el otro electrón para determinar cómo cambian sus propiedades en respuesta.

El uso simultáneo de ambos métodos revela cómo se correlacionan los dos electrones y produce una imagen del cuadrado de la función de onda de dos electrones correlacionada con H2. Los físicos enfatizan un punto importante: que estas son imágenes del cuadrado de la función de onda, y no la función de onda en sí misma.

"La función de onda no es observable en la física cuántica, por lo que no se puede observar --señala Martín--. Solo el cuadrado de la función de onda es observable (si se tienen las herramientas para hacerlo). Este es uno de los principios básicos de la física cuántica. Aquellos que afirman que son capaces de observar la función de onda no están usando el lenguaje adecuado, porque esto no es posible: lo que hacen es reconstruirlo a partir de algunos espectros medidos haciendo algunas aproximaciones. Nunca puede ser una observación directa".

Los investigadores esperan que el nuevo enfoque se pueda usar para obtener imágenes de moléculas con más de dos electrones también, al detectar los fragmentos de reacción de múltiples electrones. El método también podría conducir a la capacidad de correlaciones de imágenes entre las funciones de onda de múltiples moléculas.