La mecánica cuántica describe las características inusuales de las partículas subatómicas, como su capacidad para existir en superposiciones de múltiples estados (como en la analogía del gato de Schrödinger), y para atravesar barreras, un fenómeno llamado tunelización cuántica.
En un informe publicado en la revista Nature, un grupo de investigadores probó un aspecto único de la mecánica de Bohm, otra interpretación de la teoría cuántica. Esta distorsión de la teoría cuántica clásica predice que las partículas cuánticas tunelizadas permanecerán "estacionarias" dentro de una barrera de longitud infinita. Por lo tanto, el tiempo que pasan dentro de la barrera (llamado tiempo de permanencia) sería infinito.
En la interpretación "copenhague" clásica de la física cuántica, fotones y otras partículas subatómicas existen en forma de ondas de probabilidad, sin una posición definida antes de ser observadas. Cuando se observan, la forma de onda de la partícula colapsa en una partícula discreta con una posición determinada, como se demuestra en el famoso experimento de la doble rendija.
Otra interpretación de Bohm sostiene que las partículas siguen siendo objetos puntuales. En este modelo, la posición de la partícula está determinada por algunas variables "ocultas" no medidas, y sus trayectorias son guiadas por una onda de guía, exhibiendo así la dualidad onda-partícula.
Ambas interpretaciones hacen muchas predicciones idénticas, pero difieren enormemente en la forma en que describen las propiedades básicas de las partículas.
Para probar la predicción única de la mecánica de Bohm —que un fotón puede permanecer efectivamente congelado en el tiempo al atravesar una barrera de longitud infinita—, los investigadores diseñaron un experimento que simula una barrera de longitud infinita para fotones.
El dispositivo consiste en un par de espejos especiales unidos. En el espejo inferior se graban una rampa nanométrica y un par de guías de ondas paralelas. Al iluminar la rampa con un láser, los investigadores pueden generar fotones y controlar su momento.
Cuando los fotones se propagan a lo largo de la guía de ondas y tunelizan a la barrera, también tunelizan a una guía de ondas secundaria y saltan de ida y vuelta entre ambas a una velocidad constante, permitiendo al equipo de investigación calcular su velocidad.
Al combinar este elemento temporal con la medición de la tasa de decaimiento de los fotones dentro de la barrera, los investigadores pudieron calcular el tiempo de permanencia y descubrieron que era finito.
Los investigadores escribieron: "Nuestros hallazgos contribuyen al debate en curso sobre el tiempo de tunelización y pueden considerarse como una prueba de las trayectorias de Bohm en la mecánica cuántica. Respecto a lo último, encontramos que la relación energía-velocidad medida es inconsistente con la dinámica de partículas asumida por la ecuación guía de la mecánica de Bohm".
Este resultado desafía la predicción de Bohm, pero no la descarta. Dado que el experimento de los investigadores es una simulación que depende de varias suposiciones, sus resultados no son concluyentes y podrían ser cuestionados ellos mismos.
