El espÃn es una propiedad intrÃnseca de las partÃculas elementales, al igual que la carga eléctrica, derivada de su momento de rotación angular. La primera evidencia experimental que refrendaba su existencia llegó en 1922 gracias a los experimentos de los fÃsicos alemanes Otto Stern y Walther Gerlach, aunque los cientÃficos no empezaron a entender la naturaleza de esta importantÃsima propiedad de las partÃculas elementales hasta unos años más tarde.
La razón por la que no es fácil comprender con precisión qué es el espÃn se debe a que es un fenómeno cuántico, por lo que no es del todo correcto describirlo como un movimiento de rotación convencional en el espacio. Aun asÃ, la descripción que os he propuesto en el párrafo anterior suele utilizarse con una finalidad didáctica debido a que nos ayuda a intuir sin demasiado esfuerzo de qué estamos hablando. En cualquier caso, la naturaleza cuántica de esta propiedad nos anticipa algo importante: medirlo es difÃcil.
Tanto, que hasta ahora no habÃa podido hacerse con precisión. Afortunadamente, este muro ha sido derribado. Y es que un equipo de investigadores constituido por fÃsicos de varias universidades italianas, alemanas, británicas y estadounidenses ha conseguido medirlo por primera vez. Eso sÃ, para lograrlo se han visto obligados a utilizar un acelerador de partÃculas de tipo sincrotrón, una máquina que mantiene las partÃculas aceleradas en una trayectoria cerrada, asà como técnicas muy avanzadas de análisis del comportamiento de la materia.
Tendrá aplicaciones en computación cuántica y más allá
Esta declaración de Domenico Di Sante, que es uno de los investigadores que han participado en este hallazgo, expresa claramente qué tienen entre manos: "El comportamiento de los electrones en los materiales está condicionado por varias propiedades cuánticas que determinan la forma en que orbitan en la materia de la que forman parte. Este fenómeno es similar a cómo la trayectoria que sigue la luz cuando viaja a través del universo se ve alterada debido a la presencia de estrellas, agujeros negros, materia oscura o energÃa oscura, que son capaces de curvar el continuo espacio-tiempo".
La descripción que nos propone Di Sante nos ayuda a intuir un poco mejor por qué es tan difÃcil medir el espÃn. De hecho, dejando a un lado los detalles más complejos de este experimento lo han logrado analizando la capacidad de absorción de la luz que tienen los materiales dependiendo de su polarización. El sincrotrón del que hemos hablado un poco más arriba lo han utilizado, precisamente, para generar la luz. No obstante, lo más importante son las aplicaciones que puede tener este descubrimiento.
Hasta ahora no se habÃa conseguido medir el espÃn de forma directa, que es, precisamente, lo que han logrado estos cientÃficos, de manera que el conocimiento que les ha entregado este experimento puede marcar la diferencia en nuestra comprensión de la naturaleza de la materia. TodavÃa no está del todo claro qué aplicaciones puede tener este hito, pero los responsables del experimento sostienen que este conocimiento se podrá utilizar en disciplinas tan variopintas como las energÃas renovables, la biomedicina o los ordenadores cuánticos.
De hecho, si nos ceñimos a estos últimos merece la pena que recordemos que el espÃn interviene en la codificación del estado cuántico de un cúbit, por lo que parece razonable aceptar que un conocimiento más profundo de esta propiedad de las partÃculas elementales puede ayudar a los investigadores en computación cuántica a diseñar cúbits más robustos. Ojalá sea asÃ. De una cosa no cabe duda: el esfuerzo que es necesario realizar para llevar a cabo con éxito experimentos como este merece la pena. Al fin y al cabo nuestro desarrollo cientÃfico depende de él. XATAKA