BIG Bell Test: Un experimento de física cuántica muy humano

Por Marta García-Matos, física del ICFO-Instituto de Ciencias Fotónicas. Actualmente forma parte de su equipo de divulgación científica.

El próximo 30 de noviembre, laboratorios de todo el mundo llevarán a cabo una serie de experimentos con el objetivo común de poner a prueba los fundamentos de la física cuántica. Para hacerlo, necesitarán la colaboración de cientos de miles de personas: éstas deberán comportarse de la manera más aleatoria posible (lo harán mediante un videojuego). Cada participante contribuirá con una o varias cadenas aleatorias de ceros y unos, y serán estos dígitos los que determinen las medidas y experimentos de los laboratorios. A todo este singular proyecto se le conoce como el BIG Bell Test.

Dirigido por el Prof. Morgan Mitchell, líder del Grupo de Información Cuántica con Átomos Fríos y Luz No-Clásica del ICFO, se trata de un experimento científico de primera clase, original y ambicioso. Un experimento que funciona a base de azar humano y que tendrá implicaciones nada triviales para la física cuántica.

¿Qué aprenderán tus alumnos?

CosmoCaixa colabora con el ICFO en la implementación del BIG Bell Test en Barcelona, muy especialmente en su vertiente educativa. Las posibilidades pedagógicas del experimento van desde las matemáticas y la física hasta la filosofía, pasando por la neurociencia.

Por eso, se han organizado desde sesiones dirigidas a profesores para trabajar el tema en clase, hasta distintos actos el día del experimento: charlas, competiciones de aleatoriedad y conexiones en directo con los laboratorios participantes. Todo ello se complementa con fichas pedagógicas para trabajar en el aula, elaboradas por el ICFO, que tratan las distintas áreas de interés del experimento: matemáticas (azar y estadística), física (cuántica), método experimental, historia de la ciencia (experimentos famosos), ciencias para el mundo contemporáneo y filosofía (las encontraréis en la página web de Outreach del ICFO).

¿Para qué es útil un test de Bell?

La física cuántica es famosa por sus curiosas predicciones y por los límites que impone a nuestro conocimiento de la realidad. Así, describe partículas que están en varios sitios al mismo tiempo… siempre y cuando no las miremos: sólo cuando comprobamos dónde se encuentran se deciden, al azar, por una única respuesta. La física cuántica también prohíbe saber simultáneamente ciertas propiedades de la misma partícula (su posición y su velocidad, por ejemplo). Y nos habla de estados entrelazados de pares de partículas, unas fuertes correlaciones que se mantienen sin importar los kilómetros de separación que existan entre ellas.

Pero, a pesar de todo ello, no podemos dejar de intuir que, en realidad, estas cantidades tienen un valor predeterminado. Estas cuestiones generaron debate y polémica entre científicos tan eminentes como Albert Einstein (que planteó la paradoja EPR -de Einstein, Podolsky y Rosen-) o Niels Bohr, entre otros. ¿Existe el mundo independientemente de nosotros, los observadores? ¿Puede nuestra mirada afectar a la realidad?

Para la física cuántica los observadores determinamos el mundo cuando lo miramos;  antes de eso nada está decidido. No parecen cuestiones que puedan ser resueltas por la física: al fin y al cabo, si no podemos mirar, ¿cómo vamos a saber si el mundo es distinto cuando no lo miramos?

¡John Bell al rescate!

Sin embargo, el físico del CERN John Bell sugirió en 1964 un famoso experimento, el test de Bell, para zanjar para siempre la discusión. La propuesta consistía en hacer una serie de medidas escogidas al azar sobre pares de partículas entrelazadas y comprobar la correlación de las respuestas. Según el teorema de Bell, si el valor de las respuestas estuviera determinado por una variable oculta, las correlaciones no podrían superar cierto valor. Por tanto, si experimentalmente se observaran correlaciones mayores se podría establecer que las respuestas son genuinamente aleatorias, es decir, que no están predeterminadas.

Desde su presentación, el test de Bell se ha implementado en varias ocasiones y de distintas maneras, la mayoría de las veces con resultados favorables para la mecánica cuántica,  descartando las variables ocultas. El BIG Bell Test propone una nueva manera de llevarlo a cabo en base a una característica esencialmente humana: la capacidad de elegir libremente.

¿Por qué con humanos? 

El test de Bell, como cualquier experimento científico, debe realizarse bajo condiciones estrictas. Una de estas condiciones es que las medidas aleatorias sobre las distintas partículas cuánticas se realicen de manera independiente entre sí. Hay muchas maneras de garantizar esta independencia, y el BIG Bell Test propone que sean los Bellsters, mentes libres e independientes entre sí, los que controlen con sus decisiones las medidas sobre las partículas cuánticas. Los Bellsters son, en esta ocasión, los elementos humanos imprescindibles de este singular experimento cuántico.

Más información en: thebigbelltest.org