Scientists "see" atoms in two places at once for the first time/Científicos "ven" por primera vez átomos en dos lugares a la vez
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Recently, a group of scientists from the Australian National University (ANU) achieved a milestone: observing a massive atom, helium, behaving as if it were in two different places at the same time. What they witnessed was a direct demonstration of quantum superposition, a fundamental principle of quantum physics. In our everyday world, an object, such as a ball, is in only one place at any given time, but in the world of atoms and subatomic particles, the rules are different.
Recientemente, un grupo de científicos de la Universidad Nacional Australiana (ANU) han logrado un hito: observar un átomo masivo, el helio, comportándose como si estuviera en dos lugares distintos al mismo tiempo. En realidad lo que han presenciado es una demostración directa de la superposición cuántica, un principio fundamental de la física cuántica. En nuestro mundo cotidiano, un objeto, como puede ser una pelota, está en un solo lugar en un momento dado, pero en el mundo de los átomos y las partículas subatómicas, las reglas son diferentes.
A particle can exist in a combination of all possible states simultaneously. In this case, the helium atom is not in position A or position B, but in a combination of both at once. Although theory has predicted this for a century, demonstrating it experimentally with atoms, which have mass and are affected by gravity, is extremely difficult—much more so than with photons, the massless particles that make up light. That is why this achievement is so important.
Una partícula puede existir en una combinación de todos los estados posibles al mismo tiempo. En este caso, el átomo de helio no está en una posición A o en una posición B, sino en una combinación de ambas a la vez. Aunque la teoría lo predice desde hace un siglo, demostrarlo experimentalmente con átomos, que tienen masa y se ven afectados por la gravedad, es extremadamente difícil, mucho más que hacerlo con fotones que son las partículas que conforman la luz que no tienen masa. Por eso este logro es tan importante.
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The process, in simplified terms, was as follows: They created an ultracold cloud of helium atoms, cooling them to temperatures near absolute zero so that the atoms almost stopped moving. They turned off the trap containing the cloud and used pulses of laser light as "mirrors" and "beam splitters" to manipulate the atoms' motion. This split the cloud into two parts moving at different speeds. As they separated, some atoms collided with each other, and from these collisions, pairs of atoms were ejected in opposite directions.
El proceso, simplificado, fue como sigue: crearon una nube ultrafría de átomos de helio, enfriándolos a temperaturas cercanas al cero absoluto para que los átomos casi se detuvieran. Apagaron la trampa que contenía la nube y usaron pulsos de luz láser a modo de "espejos" y "divisores de haz" para manipular el movimiento de los átomos. Esto dividió la nube en dos partes que se movían con diferentes velocidades. Al separarse, algunos átomos chocaron entre sí y de estas colisiones surgieron pares de átomos que salieron disparados en direcciones opuestas.
These pairs are like "twins," their movements perfectly linked in what is known as quantum entanglement. The atoms fell a distance of 848 millimeters and were detected by a high-precision 3D screen. By analyzing the impact patterns of millions of atoms (more than 35,000 shots in the experiment), scientists found a correlation impossible to explain with classical physics. The pattern clearly showed that each pair of entangled atoms behaved as a single object extended in two places at once.
Estos pares son como si fueran "gemelos" con sus movimientos perfectamente vinculados, en lo que se conoce como entrelazamiento cuántico. Los átomos cayeron una distancia de 848 milímetros y fueron detectados por una pantalla 3D de alta precisión. Al analizar los patrones de impacto de millones de átomos (más de 35,000 disparos del experimento), los científicos encontraron una correlación imposible de explicar con la física clásica. El patrón mostraba claramente que cada par de átomos entrelazados se comportaba como un solo objeto extendido en dos lugares a la vez.
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As strange as it may seem, beyond being a fascinating discovery, this finding has profound practical implications and is not just a step toward the much sought-after "theory of everything." Precise control of atomic motion allows for the creation of ultra-precise sensors. For example, quantum microscopes that can view tiny biological structures without damaging them, or navigation systems that don't rely on GPS (quantum accelerometers). In medicine, this technology could lead to much more powerful magnetic resonance imaging (MRI) machines, capable of detecting diseases like cancer at incredibly early stages by analyzing individual molecules.
Por extraño que parezca, más allá de ser un hallazgo fascinante, este descubrimiento tiene profundas implicaciones prácticas y no solo es un paso hacia la tan buscada "teoría del todo". El control preciso del movimiento de los átomos permite crear sensores ultraprecisos. Por ejemplo, microscopios cuánticos que pueden ver estructuras biológicas diminutas sin dañarlas, o sistemas de navegación que no dependen del GPS (acelerómetros cuánticos). En medicina esta tecnología podría dar lugar a máquinas de resonancia magnética (MRI) mucho más potentes, capaces de detectar enfermedades como el cáncer en etapas increíblemente tempranas, analizando moléculas individuales.
Although the ANU research focuses on detection, understanding how massive atoms exist in superposition is crucial for building more stable and less error-prone qubits (quantum bits), a major obstacle in the development of quantum computers. In short, this Australian achievement is a giant leap forward. It confirms one of the most counterintuitive ideas in physics and, at the same time, provides us with a powerful tool for building the technology of the future.
Aunque la investigación de la ANU se centra en la detección, entender cómo los átomos masivos existen en superposición es crucial para construir qubits (los bits cuánticos) más estables y menos propensos a errores, un obstáculo importante en el desarrollo de ordenadores cuánticos. En resumen, este logro australiano es un paso de gigante. Confirma una de las ideas más contraintuitivas de la física y, al mismo tiempo, nos proporciona una poderosa herramienta para construir la tecnología del futuro.
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https://phys.org/news/2026-03-pairs-atoms.html