Física Investigación

Experiment to illustrate the P-CTC predictions of the grandfather paradox. a) Diagram of the quantum circuit. Using a CNOT gate sandwiched between optional Z and X gates, it is possible to prepare all of the maximally entangled Bell states. The Bell state measurement is implemented using a CNOT and a Hadamard. Each of the probe qubits is coupled to the forward qubit via a CNOT gate. b) Diagram of experimental apparatus. The polarization and path degrees of freedom of single photons from a quantum dot are entangled via a calcite polarization-dependent beam displacer (BD1), implementing the CNOT.

Frank Wilczek es Premio Nobel de Física 2004 por sus contribuciones a la cromodinámica cuántica (QCD), la teoría de la interacción fuerte, junto a David Gross y a David Politzer. En 1973, Wilczek, estudiante de doctorado, y Gross, su director de tesis en la Universidad de Princeton, descubrieron la libertad asintótica que afirma que mientras más próximos estén los quarks menor es la interacción fuerte entre ellos; cuando los quarks están muy próximos entre sí se comportan como partículas libres lo que permitió confirmar su existencia en los experimentos. Politzer descubrió la libertad asintótica de forma independiente.

Trabajos recientes de Juan Maldacena y Nima Arkani-Hamed parecen apuntar a que la física teórica de partículas elementales está entrando en una nueva era en la que se prescindirá de los diagramas de Feynman. Quizás no lo sabes, pero un físico de partículas teórico es una calculadora humana de diagramas de Feynman. No es difícil hacer los cálculos, pero hay que armarse de paciencia y no se pueden cometer errores. Evaluar unos cientos de diagramas de Feynman para obtener una aproximación al orden más bajo (LO por Leading-Order) requiere evaluar unas decenas de miles de integrales, para muchos procesos en cromodinámica cuántica (QCD). Obtener las correcciones superiores, NLO (Next-to-Leading-Order) y NNLO (Next-to-Next-to-Leading-Order), requiere la evaluación de decenas de miles de diagramas de Feynman.

Quizás la propiedad más importante de un plasma de quarks y gluones (QGP) es el cociente entre su viscosidad y su entropía (al menos desde el 18 de abril de 2005, cuando el RHIC del BNL anunció que el QGP se comporta como un fluido casi ideal). Calcular este parámetro utilizando la cromodinámica cuántica (QCD), la teoría cuántica de campos para los quarks y los gluones, es imposible en la actualidad (incluso usando la QCD numérica o lattice QCD). Uno de los objetivos del experimento ALICE en el LHC del CERN es determinar dicho parámetro en colisiones Pb-Pb (entre iones de plomo), ya que las estimaciones del RHIC del BNL para colisiones Au-Au (entre iones de oro) de este parámetro tienen un error demasiado grande (el valor obtenido es próximo a 0’20 pero tiene un error relativo del orden del 100%).

La generación de luz supercontinua es uno de los efectos ópticos no lineales más espectaculares: la luz de un láser con un color muy preciso se vuelve blanca en un material no lineal, por ejemplo en una fibra de cristal fotónico adecuada; el espectro de la luz láser se ensancha hasta cubrir todo el espectro visible. Las aplicaciones prácticas de la luz supercontinua son muchísimas, pero todavía no existe una teoría que explique en detalle por qué ocurre. Las simulaciones numéricas indican que resulta de una combinación complicada de diferentes efectos no lineales en cascada. Daniel R. Solli (Universidad de California en Los Ángeles) y sus colegas han demostrado que es posible controlar de forma experimental la importancia relativa de estos diferentes efectos no lineales (inestabilidad de modulación, automodulación de fase y dispersión de Raman estimulada), proporcionando un control preciso de las propiedades de la luz supercontinua, como su coherencia y su ancho de banda.

El primer condensado Bose–Einstein de fotones podría ayudar a construir células solares y lásers.

La difusa línea divisoria entre luz y átomos ha quedado aún más emborronada. Físicos cuánticos han creado el primero condensado Bose-Einstein usando fotones – una hazaña que hasta ahora sólo se creía que era posible para los átomos. La técnica podría usarse para incrementar la eficiencia de las células solares y lásers.

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