El Efecto Zenón Cuántico

Ya sabemos que Aquiles tenía un problema a la hora de alcanzar a una tortuga en una carrera. Pero además de eso tenía problemas para disparar flechas.
Esta nueva paradoja de Zenón con la flecha podemos resumirla así:
Todo lo que ocupa un espacio exactamente igual a su tamaño en un instante de tiempo está en reposo. Por lo tanto en cada instante de tiempo la flecha está en reposo y no puede escapar del espacio que ella ocupa. De ahí podemos concluir que la flecha no se mueve.

El truco aquí está en considerar que el tiempo está, en cierto sentido, compuesto por instantes puntuales y discretos en los que la flecha no se mueve y por tanto el movimiento no se produce. La flecha está congelada.
Pero esta es otra historia.
En un grupo de investigación del NIST (National Institute of Standards and Technology, de Colorado) se realizó un experimento donde se puso a prueba el llamado efecto Zenón cuántico.

Seleccionaron unos iones 30 y los pusieron en un estado de energía determinado. Los iones tienen algunos estados de energía permitidos; para hacer un símil, es como un podio de las olimpiadas que constara sólo de dos escalones. La primera posición será la de máxima energía y la segunda, la de mínima energía.

Para que el ion pueda subir o bajar en el podio tiene que absorber o emitir luz (fotones).

Lo que hicieron en este experimento fue exponer a unos miles de iones a una fuente de luz —en este caso particular, eran microondas—. Al cabo de 256 milisegundos realizaron la observación y todos los iones se habían colocado en la primera posición del podio.

Al iniciar el experimento la probabilidad de encontrar los iones en la segunda posición era de un 100% y al finalizar los 256 milisegundos lo que obtenían era una probabilidad del 100% de encontrarlos en la primera posición. Entremedio simplemente podemos imaginar que la probabilidad iba disminuyendo en la segunda posición y aumentando en la primera.

Lo que hizo el grupo de investigación del NIST fue observar la transición a los 128 milisegundos, y de nuevo a los 256 milisegundos (cuando se suponía que ya habían subido todos a la primera posición del podio). Sin embargo, lo que encontraron en esta última medición fue que sólo el 50% de los iones habían conseguido realizar la transición a la primera posición.

¿Qué podía haber frenado al resto de los iones a subir al primer puesto?

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El efecto Zenón cuántico lo explicaba: al hacer la medición a la mitad del proceso, muchos de los iones se encontraban camino del primer escalón del podio. Al ser observados se tuvieron que definir (como en el experimento de la doble ranura: o bien izquierda, o bien derecha) y puesto que estaban más cercanos a la segunda posición, se localizaban en ella. De ese modo, después de esta primera medición, la transición tenía que volver a empezar. Al medir por segunda vez los iones —después de los 258 milisegundos— sólo un 50% habían logrado subir a la primera posición.

Emocionados, los científicos repitieron el experimento con más mediciones entremedio consiguiendo, acorde con las predicciones teóricas del efecto Zenón cuántico, que cada vez menos iones finalizasen la transición a la primera posición del podio.

La conclusión a la que llegaron era prometedora. Se puede «congelar» el cambio de un sistema cuántico —y mantenerlo en el estado deseado— simplemente midiéndolo muchas veces.
Pero la física cuántica nos sorprende aún más cuando se descubre que en la mayoría de las ocasiones en las que uno mide repetidamente sobre un sistema cuántico en lugar de frenar su evolución, la acelera. A esto se le denomina efecto anti-Zenón cuántico.

Fernández-Vidal, Sonia: Desayuno con partículas. Plaza y Janés. Barcelona. 2013
https://cuentos-cuanticos.com/2012/08/11/efecto-zenon-cuantico-congelando-la-evolucion-de-un-sistema/
https://cuentos-cuanticos.com/2012/08/14/efecto-anti-zenon-cuantico/