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Cecilia GarraffoJuan Carlos GilGastón GiribetFrancis VillatoroBorja Tosargravitación cuántica linealización electrodinámicafase función de onda campo gravitacionalcálculo fase función de onda tierrafase función de onda terrestreinteracción partículas gravitación cuánticaefecto en fase canal clásico gravitacióndesplazamiento fase gravitación cuánticagravitación cuántica fase observadacomponente clásica gravitación cuánticaexperimento descomposición de la faseresultados experimentos gravitación cuánticaTierraFrancis VillatoroRödingerdiagramas de Feynmandiagrama de FeynmanJavier García PelaezGastón GiribetRödinger-Newtonteoría cuántica de Camposley de Newton de la gravitaciónecuación de RödingerPhysical Review LettersNatureDresdenAlemaniaLIGOinterferómetros de Michelson
Interacción Partículas Gravitación cuántica
Ep530: Estalagmitas; Deepmind; Entrelazamiento y Gravedad; Gravitones; Halloween
30 de octubre de 20259 momentos
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Francis Villatoro explica cómo se podría calcular la fase de una función de onda y compararla con los efectos gravitacionales terrestres para determinar la interacción entre partículas.
…bueno, entonces, en ese sentido es un problema de mecánica cuántica, que nada tiene que ver con gravedad; no hay nada en este trabajo que tenga que ver con gravedad, ni siquiera clásica; es solamente un working example de un fenómeno mucho más amplio. Exactamente, ellos se basan en la hipótesis de que lo que están haciendo con la electrodinámica cuántica debería tener un análogo en la linealización de la gravitación futura a la gravitación cuántica y ese análogo debería ser prácticamente idéntico para que sus conclusiones fueran razonables, pero en cualquier caso ya os digo, los revisores lo han aceptado y el resultado final y la razón fundamental por la que yo creo que se ha publicado en Nature es porque proponen una manera de diferenciar entre ese efecto; esos son efectos en la fase de la función de onda asociada a los objetos con los que estoy experimentando entonces la fase de esa función de onda depende del campo gravitacional entre ambos objetos y el que tengan externo debido a la Tierra yo puedo calcular muy bien con alta precisión el debido. A la Tierra porque ya hay experimentos que lo han medido y sé cuál es. Entonces yo podría calcular la fase y compararla con la debida a la Tierra y la debida a la otra partícula y así obtener cuál es la fase debida a la interacción entre ambas partículas. Bueno, pues lo que plantean aquí es que el entrelazamiento que se obtenga, el efecto en fase, tendrá que ser separado en dos componentes: el efecto en fase debido al canal clásico de la gravitación y el efecto en fase debido a la hipotética gravitación cuántica. Entonces cuando el cociente de esos ambas efectos sea adecuado, básicamente que domine el efecto debido a la gravitación cuántica, sea más grande el desplazamiento en fase debido a la gravitación cuántica que el Esperado por este fenómeno clásico efectivo, pues entonces diré que sí estoy observando algo que me apoya a decir que la gravitación es cuántica. Pero si yo, cuando haga esa descomposición de la fase que yo observe en mi experimento, entre componente clásica y componente cuántica, resulta que es más grande la componente clásica, que es lo que será de esperar en los primeros resultados de todos estos experimentos, no podré decir en ningún caso que estoy observando gravitación cuántica. Según estos autores, esto es un resultado esperable, como dice Gastón, esperable en este contexto de medida. Entonces, para este tipo De experimentos esto nos pone una enorme digamos barrera de dificultad que hace un año pues no estaba. Hace un año las que diseñaban este tipo de experimentos y pedían dinero para hacerlo no tenían que justificar. Mi experimento será capaz de ver esta…
Significado #1 · Palabras #1
Francis Villatoro explica cómo un interferómetro para neutrones permite observar el efecto de la altura de caída en la fase de la función de onda, coincidiendo con las predicciones cuánticas.
Habla: Francis VillatoroPalabras #11interferómetro neutrones fase función ondaecuación rödinger newton predicción cuánticaaltura caída interferómetro neutrones…y en el 79 se logra estudiar la caída libre de un neutrón en el campo gravitatorio de la Tierra. Toda la Tierra genera un campo gravitatorio que afecta a la fase, solamente la fase, de la función de onda de un neutrón que cae y ese neutrón lo meto. En un interferómetro para neutrones, que ya estaba desarrollado a finales de los 70 y puedo ver cómo le afecta a esa fase la altura de caída y coincide perfectamente con la predicción cuántica. ¿Es eso gravitación cuántica? No es gravitación cuántica. Eso básicamente es lo que se llama soluciones de la ecuación de Rödinger-Newton. La ecuación de Rödinger es una ecuación que describe una función de onda de un sistema cuántico no relativista y yo puedo acoplarle un potencial, un potencial newtoniano, por ejemplo, el hecho de que la aceleración de la gravedad es constante cerca de la…
Francis Villatoro explica que los experimentos realizados para estudiar la caída de sistemas cuánticos en campos gravitatorios confirman la precisión de la ecuación de Rödinger, pero no prueban ni refutan la existencia de una gravitación cuántica.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #2ley newton gravitación ecuación rödingersistema cuántico campo gravitatoriophysical review letters publicaciónecuación de rödinger describe sistemas cuánticosprecisión altísima en demostraciones recientesneutrón afectado por la tierra clásicafalta interacción gravitacional entre objetos cuánticos…sistema cuántico no relativista y yo puedo acoplarle un potencial, un potencial newtoniano, por ejemplo, el hecho de que la aceleración de la gravedad es constante cerca de la superficie de la Tierra. Yo puedo poner un pozo de potencial, incluso puedo poner La ley de Newton de la gravitación y añadirle a esa ecuación de Rödinger. Con lo que yo puedo estudiar ese tipo de fenómenos: cómo cae un sistema cuántico en un campo gravitatorio. Y el resultado prácticamente coincidía con la teoría, se publicó en Physical Review Letters, pero es que ese experimento se Ha repetido muchas veces y ya en los últimos dos años hay demostraciones con una precisión altísima. Es decir, realmente lo clava la teoría, pero esto no es gravitación cuántica y esto demuestra que la gravitación es cuántica, tampoco; tampoco demuestra que la gravitación es cuántica. Tú lo único que estás demostrando es que la ecuación de Rodinger describe muy bien ese sistema porque realmente no hay una mediación, no hay una interacción gravitacional entre dos objetos cuánticos sino que hay un objeto, la Tierra, que claramente es clásico, que está afectando a un objeto cuántico que es el neutrón. Entonces, se han planteado en los últimos cinco años varios experimentos para el futuro próximo, esperemos que no muy lejano, en los que van a tratar de hacer ese experimento propuesto en teoría por Feynman utilizando, por ejemplo, nanodiamantes que incluyen…
Francis Villatoro explica una propuesta de investigadores basada en electrodinámica cuántica, sugiriendo un enfoque alternativo para calcular interacciones entre partículas al usar un campo electromagnético efectivo en lugar de fotones.
Habla: Francis VillatoroPalabras #16gravitación clásica sistemas cuánticosentrelazamiento gravitación clásicacanal clásico experimentos cuánticosfrancis villatoro entrelazamientoelectrodinámica cuántica de juguetediagramas de feynman sin fotonescampo electromagnético efectivo en electrodinámicainteracción electrón positrón campo clásico…de los operadores y canal clásico Claro, ¿y si estudiamos qué pasa con lo del canal clásico? Porque eso no había sido estudiado y esto es lo que aportan estos dos investigadores en Nature. Estos investigadores ponen el foco no en lo que todo el mundo está Mirando, que es la LO, sino en la CC, en el canal clásico. Es decir, ¿podría la gravitación clásica de sistemas cuánticos, o sea, aplicada en un contexto en el que todos tus sistemas son cuánticos, permitir el entrelazamiento? Y entonces es una pregunta que no tenía respuesta, ¿vale? No tenía una respuesta hasta ahora, porque no estaba claro, porque nadie había enfocado las críticas a este tipo de trabajo experimental en la línea de la parte clásica. Entonces lo que nos plantean ellos es una idea, que es una idea clásica de electrodinámica cuántica de juguete: que es considerar en electrodinámica cuántica el cálculo de desarrollos perturbativos tipo diagramas de Feynman, pero en lugar de utilizar el fotón, utilizar un campo electromagnético efectivo. Yo puedo hacerlo, yo puedo hacer cálculos, digo, la interacción entre dos electrones o entre un electrón y un positrón, pero no calculada como que está mediado el campo electromagnético por fotones, sino asumir que el campo electromagnético es clásico. esos los diagramas de Feynman se suelen representar como una especie de cruz en un circulito y se representa como una interacción de vacío, es decir, el vacío genera un efecto, un efecto clásico sobre las partículas que intervienen y eso pues es una cosa…
Francis Villatoro plantea la posibilidad de utilizar cálculos efectivos similares a los empleados en electrodinámica cuántica para simular la gravitación clásica entre dos masas pequeñas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #5 · Palabras #12cálculos efectivos electrodinámica cuánticagravitación clásica masas pequeñas diamantediagramas de feynman gravitación cuánticabosones masivos campos escalaresentrelazamiento a cuarto ordencampo gravitacional clásico efectivopartículas masivas simulan gravitación…esa interacción en lugar de ser partículas, fotones, son partículas virtuales pero son fotones virtuales; en realidad es un campo electromagnético efectivo y esto es una manera de resolver ciertos problemas, por ejemplo en astrofísica. Entonces, ¿podemos Utilizar esa idea para simular la gravitación clásica entre dos pequeñas masas, sean de diamante o de lo que sea, que están en un estado de superposición? ¿Podría ese tipo de cálculo efectivo que se utiliza en electrodinámica cuántica ser un ejemplo de lo que podríamos hacer en el futuro cuando tengamos una gravitación cuántica? Y eso es lo que hacen, hacen un calculito en el que dicen: bueno, pues asumamos que el cálculo de los diagramas de Feynman es el mismo. Entonces, en lugar de considerar un campo electromagnético efectivo clásico, consideran un campo gravitacional clásico efectivo, pero actuando mediando entre dos partículas masivas, en este caso se consideran bosones, bosones masivos, campos escalares. Y lo que realmente resulta curioso es que, claro, a primer orden no, a primer orden no puedo generar el entrelazamiento, pero a cuarto orden sí puedo hacerlo. ¿Y por qué? Porque acordémonos que en la electrodinámica cuántica, cuando tengo dos electrones y propago entre ellos un fotón, también puedo propagar un fotón que se desintegra en un par electrón-positrón virtual que se aniquila en un nuevo fotón virtual y con esta. Es…
Francis Villatoro explica la diferencia entre el entrelazamiento generado por un efecto asociado a la gravitación clásica y el entrelazamiento genuino vinculado a la gravedad cuántica, y pregunta a Gastón Giribet si tiene alguna observación al respecto.
Habla: Francis VillatoroSignificado #10 · Palabras #18propagador clásico afecta a partícula escalarintercambio propagadores virtuales electron positrónpartículas escalares propagadores cuánticosentrelazamiento cuántico teoría camposgravedad canal clásico transferencia partículas virtualesbosones materia teoría cuántica camposnueva fuente de entrelazamiento gravedadentrelazamiento gravitación clásicagravedad cuántica verdaderaondas electromagnéticas gastón giribet…efectivo, ese propagador efectivo clásico asociado al campo electromagnético, tengo que incluir un propagador efectivo que dé cuenta de estas interacciones que incluyen estas aniquilaciones positrón-electrón virtuales. Entonces tengo otro tipo de propagador. entonces yo puedo, por ejemplo, tener dos partículas escalares, tengo el propagador clásico que afecta a una de ellas, el propagador clásico que afecta a la otra y un intercambio entre ambas de estas partículas, estos propagadores virtuales que son estrictamente cuánticos, que son como parejas, electrón-pocitrón entre ambas, con lo que tengo un intercambio de cuatro Bueno, pues Resulta que al hacer eso aparece la posibilidad de entrelazamiento cuántico; es decir, es la propia materia descrita por la teoría cuántica de Campos la que permite que haya entrelazamiento, pero la parte gravitacional está debajo, actuando de manera clásica, de manera efectiva, y es una especie como de sustrato; es lo que llaman ellos un canal clásico. La gravedad actúa como canal clásico que habilita que haya una transferencia cuántica de partículas virtuales del tipo de materia que yo estoy considerando, los dos bosones. Entonces esto me ofrece la posibilidad de generar una nueva fuente de entrelazamiento. Habría dos posibles entrelazamientos. el entrasamiento debido a este efecto asociado a la gravitación clásica y el entrasamiento verdadero asociado a la gravitación cuántica verdadera. Entonces, el entrasamiento cuando yo lo vea en un experimento, ¿cuál es cuál? Gastón, ¿querías comentar algo? Sí, que yo no encuentro que esto sea novedoso en ningún sentido, de hecho al final del trabajo ellos mismos dicen que lo mismo podría pasar con ondas electromagnéticas Significa que esto, en el fondo, lo que está pasando es que hay un canal clásico que es un potencial, una fuerza externa clásica que está mediando y claro, a través de la interacción con la materia de varios órdenes; hay procesos cuánticos entre las cosas que…
Francis Villatoro explica cómo se podría calcular la fase de una función de onda y compararla con los efectos gravitacionales terrestres para determinar la interacción entre partículas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1gravitación cuántica linealización electrodinámicafase función de onda campo gravitacionalcálculo fase función de onda tierrafase función de onda terrestreinteracción partículas gravitación cuánticaefecto en fase canal clásico gravitacióndesplazamiento fase gravitación cuánticagravitación cuántica fase observadacomponente clásica gravitación cuánticaexperimento descomposición de la faseresultados experimentos gravitación cuántica…bueno, entonces, en ese sentido es un problema de mecánica cuántica, que nada tiene que ver con gravedad; no hay nada en este trabajo que tenga que ver con gravedad, ni siquiera clásica; es solamente un working example de un fenómeno mucho más amplio. Exactamente, ellos se basan en la hipótesis de que lo que están haciendo con la electrodinámica cuántica debería tener un análogo en la linealización de la gravitación futura a la gravitación cuántica y ese análogo debería ser prácticamente idéntico para que sus conclusiones fueran razonables, pero en cualquier caso ya os digo, los revisores lo han aceptado y el resultado final y la razón fundamental por la que yo creo que se ha publicado en Nature es porque proponen una manera de diferenciar entre ese efecto; esos son efectos en la fase de la función de onda asociada a los objetos con los que estoy experimentando entonces la fase de esa función de onda depende del campo gravitacional entre ambos objetos y el que tengan externo debido a la Tierra yo puedo calcular muy bien con alta precisión el debido. A la Tierra porque ya hay experimentos que lo han medido y sé cuál es. Entonces yo podría calcular la fase y compararla con la debida a la Tierra y la debida a la otra partícula y así obtener cuál es la fase debida a la interacción entre ambas partículas. Bueno, pues lo que plantean aquí es que el entrelazamiento que se obtenga, el efecto en fase, tendrá que ser separado en dos componentes: el efecto en fase debido al canal clásico de la gravitación y el efecto en fase debido a la hipotética gravitación cuántica. Entonces cuando el cociente de esos ambas efectos sea adecuado, básicamente que domine el efecto debido a la gravitación cuántica, sea más grande el desplazamiento en fase debido a la gravitación cuántica que el Esperado por este fenómeno clásico efectivo, pues entonces diré que sí estoy observando algo que me apoya a decir que la gravitación es cuántica. Pero si yo, cuando haga esa descomposición de la fase que yo observe en mi experimento, entre componente clásica y componente cuántica, resulta que es más grande la componente clásica, que es lo que será de esperar en los primeros resultados de todos estos experimentos, no podré decir en ningún caso que estoy observando gravitación cuántica. Según estos autores, esto es un resultado esperable, como dice Gastón, esperable en este contexto de medida. Entonces, para este tipo De experimentos esto nos pone una enorme digamos barrera de dificultad que hace un año pues no estaba. Hace un año las que diseñaban este tipo de experimentos y pedían dinero para hacerlo no tenían que justificar. Mi experimento será capaz de ver esta…
Gastón Giribet explica cómo la absorción de gravitones por luz implica la conversión de una partícula en otra, un fenómeno cuántico. A pesar de considerarlo poco creíble con la tecnología actual, menciona un estudio reciente publicado en Physical Review Letters que sugiere su observación mediante LIGO.
Habla: Gastón GiribetSignificado #19gravitones por luz conversión partículateoría cuántica campos tri-levelinvestigador dresden physical review lettersobservación gravitones ligó tecnología actualondas gravitacionales detectadas ligógravitón modo excitación campo gravitacionalfotón linterna abuso notación…que salió en Physical Review Letters hace nada, hace cuando, ese artículo de Ralf Schutthold, lo tengo acá escrito, que se llama Emisión Estimulada y Absorción de Gravitones por Luz; ahí sí estamos hablando del régimen cuántico porque es la absorción de gravitones por luz significa que un gravitón se transforma en fotones aunque sea a tri-level, los que sepan teoría cuántica de Campos sabrán a qué me refiero, es lo que nosotros llamaríamos clásico pero es la conversión de una partícula en otra, en ese sentido es cuántico, no hay loops acá, pero bueno eso es mucho más poco creíble que uno pueda lograr con la tecnología actual no obstante este trabajo en Physical Review Letters, una prestigiosa revista de física de este investigador de Dresden de Alemania dice que sería posible observarlas con la tecnología actual, con la tecnología actual se refiere a LIGO, a los Detectores, a los interferómetros de Michelson que se usan para detectar ondas gravitacionales. Por supuesto, las ondas gravitacionales que nos llegan a nosotros es una gran ola clásica de gravedad que llega a nosotros. ¿Qué tiene que ver eso con gravedad cuántica? Es una onda de gravitación, no es un gravitón; gravitón es el modo de excitación cuántico de una sola partícula del campo gravitacional, es otra cosa lo llamamos gravitón por una cuestión de abuso de notación, pero es como llamar fotón a una linterna. ¿Está bien? Sí, es un fenómeno colectivo por un montón de fotones, pero es el régimen clásico. Entonces, ¿qué tiene que ver esto con gravedad cuántica? Lo que él argumenta, no voy a decir arguye porque ya robó el verbo Cecilia y se puede decir el verbo arguir una vez por programa, igual que la palabra crivia. Entonces, lo que ellos argumentan es que,…
Gastón Giribet continúa discutiendo sobre la posibilidad de estudiar fenómenos de gravedad cuántica y cómo la gravedad, incluso en su forma clásica, podría influir en aspectos cuánticos de la materia.
Habla: Gastón GiribetSignificado #14gravedad cuántica experimentos existentesgravedad clásica afecta aspectos cuánticos materiapaper francis detalle gravedad cuántica…ahí, pero me llamó mucho la atención. Quizás si se da alguna configuración de resonancia muy particular podría llegar a ocurrir, no a medirse, a ocurrir algún fenómeno de absorción de un gravitón, qué sé yo; no sé, pero bueno, lo que quiero decir es que así. Como salió el paper del que habló Francis con mucho detalle, en esta semana aparecieron varios papers en los cuales se coqueteaba con la idea o bien de estudiar fenómenos de gravedad cuántica con experimentos que ya tenemos, o bien intentos por explicar cómo la gravedad aún en su régimen clásico puede afectar aspectos cuánticos de la materia cuando se tienen en cuenta estos efectos gravitacionales. Eso Muy bien, pues ha sido muy breve, muy breve en tu exposición. ¿Queréis comentar algo? Si no, que Borja nos comente un poco. Bueno, que resulta que viene Halloween y el Día de Todos los Santos y esas cosas. Y los planetarios pues tienen que hacer algo para…
Gastón Giribet responde a una pregunta planteada por Javier García Pelaez sobre la posibilidad teórica de un gravitón separándose en dos fotones dentro del marco de la teoría cuántica de campos.
Habla: Gastón GiribetSignificado #6gravitón separándose en dos fotonesteoría cuántica de campos vértice gravitóndiagrama de feynman gravitones y fotonescuadrimomento no concebiría on shellgravitón interacción con la energíafotón energía gravitacióntensor energía momento fotones…estos temas. El gravitón de spin 2 en dos fotones de spin 1, pregunta Javier García Pelaez: ¿Eso tiene un mecanismo cuántico? O sea, esas cosas que es entender el gravitón como una partícula de spin 2, ¿entenderla como si fueran dos partículas de spin 1? Ah. bueno, ahí, no, o sea, acá hay dos acepciones para esa pregunta Una es, si es posible en teoría cuántica de campos el vértice de un gravitón separándose en dos fotones Eso sí, es cierto, es un vértice interno que bien puede ocurrir, o sea, viene un fotón y no es un vértice que esté on shell, porque se puede probar fácilmente que no concebaría el cuadrimomento, pero sí como parte interna, composición interna de un diagrama de Feynman que tuviese en cuenta gravitones y fotones, así también como dos gravitones y dos fotones que son shell, o tres gravitones y dos fotones, o cuatro, el punto de los gravitones es que pueden venir todos los que quieran juntos Un segundito, Gastón. Lo que está diciendo Gastón es que lo que gravita, lo que interacciona con el gravitón es la energía; entonces, como el fotón tiene energía puede interaccionar con el gravitón, o sea, es falso que se requiere la masa. El fotón no tiene masa pero tiene energía. La carga entre comillas de la gravitación es la energía, el tensor de energía momento. Entonces, un fotón pues tiene que hacer una transferencia de energía de un sitio a otro, aunque no tenga masa tiene energía y por lo tanto se acopla. Continúa, Gastón Tal cual, eso es, si entendemos la pregunta de esa manera Si entendemos la pregunta como creo que Francis la interpretó, que creo que es la forma adecuada Era, si uno puede, hay una forma de escribir una partícula de spin 2 como dos…