100.000 persones demostren que Einstein estava equivocat

BarcelonaEl 30 de novembre del 2016 més de 100.000 persones d'arreu del món jugaven al videojoc 'The Big Bell Test', en el qual els usuaris havien d’aconseguir, entre altres coses, que una pitonissa digital no endevinés els números que introduïen amb el teclat. A més de passar una bona estona, aquestes 100.000 persones van contribuir a un experiment científic per desentrellar una de les qüestions més profundes sobre la naturalesa última de la matèria. Els resultats de l'experiment, liderat per l’Institut de Ciències Fotòniques de Castelldefels (ICFO), s'han publicat aquest dimecres a la revista 'Nature' i conclouen que el món físic és molt diferent del que sembla a primera vista.

Aquest experiment, conegut com a test de Bell, permet resoldre una vella polèmica que s'arrossega des de principis del segle XX, quan es va començar a investigar el món de les partícules microscòpiques i es va veure que no es comportaven com les coses del món quotidià. Els pioners de la física quàntica van descobrir que les partícules no tenien propietats físiques ben definides i que es podien comunicar entre elles a velocitats superiors a la de la llum.

Aquestes troballes van provocar un gran desconcert perquè violaven un dels pilars fonamentals amb què s'havia construït el coneixement científic, el principi de realisme local, segons el qual els objectes físics tenen propietats definides i no es poden comunicar a velocitats superlumíniques. La polèmica, doncs, estava servida.

Einstein contra Bohr

La interpretació d'aquells fenòmens colpidors va crear dos bàndols ben diferenciats. El primer, encapçalat per Albert Einstein, sostenia que les partícules no es podien comportar d’aquella manera tan extravagant i que la teoria de la física quàntica que les descrivia era incompleta. L’altre bàndol, liderat per Niels Bohr, defensava que per molt que ens hi encaparréssim, la realitat era com deia la física quàntica.

Tant Einstein com Bohr moririen sense saber quin dels dos tenia raó. El 1964, però, el físic irlandès John Bell va trobar una manera de dirimir la controvèrsia experimentalment, cosa que el 'Big Bell Test' ha aconseguit amb un grau de rigor inaudit. Els resultats, molt a pesar d’Einstein, clamen al cel: la naturalesa no compleix les dues condicions del realisme local. Per molt que ens costi d’acceptar, "el món físic o bé no és realista o bé viola la localitat, o totes dues coses alhora", conclou Morgan Mitchell, investigador ICREA de l’ICFO i organitzador de l’experiment.

Per què es necessitava la gent?

"A l’hora de fer un experiment s'han de triar les mesures que es fan: s'ha d'escollir si es mesura la posició, la velocitat o altres propietats de les partícules", explica Mitchell. Habitualment, això ho trien els investigadors implicats o es fan servir sistemes físics als laboratoris que determinen què mesurar.

El test de Bell ja s'havia fet abans amb els mateixos resultats, però "el 'Big Bell Test' és el primer experiment en què s'ha decidit com fer les mesures de la manera més allunyada i independent possible dels mateixos experiments: amb persones", assegura Carlos Abellán, investigador de l'ICFO i organitzador de l'experiment. Cada vegada que un jugador pitjava una tecla es generava un bit d'informació que s'enviava a un dels dotze laboratoris de tot el món que hi col·laboraven i quedava especificada una mesura. Això, en principi, garanteix que no s'hi han introduït biaixos ni condicionaments.

Què és el realisme?

Quan es van començar a estudiar, es va veure que les partícules microscòpiques no tenien propietats físiques ben definides fins que es feia una mesura per conèixer-ne els valors. És a dir, una partícula podia moure's amb el que semblava una combinació de velocitats diferents fins que es feia la mesura i s'obtenien, per exemple, 50.000 quilòmetres per segon.

En el nostre món els cotxes es mouen amb velocitats definides, a 80 o a 100 quilòmetres per hora, però no amb això tan estrafolari d'una combinació de diverses velocitats a la vegada. Aquesta qualitat, que tenen els cotxes però no les partícules, s'anomena realisme. Einstein sempre l'havia defensat argumentant que li agradava pensar que la Lluna seguia al cel encara que no la mirés.

Què és la localitat?

Els pioners de la física quàntica van observar que per més que se separessin dues partícules que havien estat en contacte, quan s'actuava sobre una d'elles l'altra experimentava immediatament un canvi. "Quan parlem per telèfon, sembla que sentim la veu de l'interlocutor instantàniament, però en realitat arriba al cap d'un cert temps", explica Abellán. "En el cas de les partícules microscòpiques –afegeix–, la interacció és absolutament immediata i per això diem que estan entrellaçades". El que passa amb el so d'un telèfon es coneix com a localitat. La capacitat de comunicar-se a velocitats superlumíniques que exhibeixen les partícules i que està prohibida per tota la física anterior a la teoria quàntica és, doncs, una violació de la localitat.