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domingo, 1 de diciembre de 2019

Lev Landáu, el niño prodigio ruso referente mundial de la Física

Empezó la universidad con 14 años y sus investigaciones y descubrimientos sobre todas las ramas de la Física Teórica le hicieron merecedor del Premio Nobel en 1962

Recordado por sus compañeros de colegio como un chico tímido e introvertido, Lev Landáu creció con una compañera que se volvió inseparable en su vida: las matemáticas. Lejos de sentirse traumatizado por su soledad en la infancia, de adulto reconoció que le costaba pensar en algún momento de niño en el que no hubiera estado familiarizado con el cálculo infinitesimal.

Y es que Lev nació en un terreno abonado para la ciencia, con un padre ingeniero de la industria petrolera y una madre doctora en Medicina. Él se convirtió en un niño prodigio y contribuyó a la saga de grandes científicos y premios Nobel de la antigua Unión Soviética con un currículo inmaculado que lo llevó a la universidad con solo 14 años y a publicar su primer trabajo de investigación a los 18.

La posibilidad de viajar y aprender en los institutos científicos y en las universidades más prestigiosas del mundo hicieron el resto, hasta convertir a Lev Landáu en una figura clave de la Física Teórica del siglo XX y en uno de los mejores científicos de la historia. Sus investigaciones, pero sobre todo sus descubrimientos, lo llevaron a recibir el Premio Nobel de Física en 1962 por su teoría matemática sobre el comportamiento del helio superfluido a temperaturas cercanas al cero absoluto.

Lev Davídovich Landáu nació el 22 de enero de 1908, en Bakú, actual capital de Azerbaiyán y en aquel tiempo perteneciente al Imperio Ruso.

Acabó sus estudios de Secundaria con 13 años, pero tuvo que esperar uno más para acceder a la universidad, donde se matriculó simultáneamente en dos facultades: la de Ciencias Físicas y Matemáticas y la de Química. En 1924 se trasladó a la Universidad Estatal de Leningrado, considerada el centro de la Física soviética y, tras graduarse en 1927, se dedicó a la investigación en el Instituto Físico Técnico de Leningrado.

Landáu obtuvo una beca Rockefeller complementada con otra del Gobierno soviético con las que pudo visitar centros de investigación en Zúrich, Cambridge y Copenhague. Sus viajes le permitieron estudiar con el premio nobel Niels Bohr, que ejerció una gran influencia en el joven físico, y conversar con Albert Einstein.

De regreso a la Unión Soviética, Landáu fue jefe del Departamento de Teoría del Instituto Físico-Técnico de Ucrania en Kharkov entre 1932 y 1937, y después jefe del Departamento de Teoría del Instituto de Problemas Físicos de la Academia de Ciencias de la URSS en Moscú, cargo que compaginó con la enseñanza de Física Teórica.

Por motivos ideológicos, Landáu se vio forzado a abandonar Ucrania en 1937 y fue arrestado por el KGB y condenado a 10 años de prisión. La amistad con otros científicos cercanos al Gobierno le permitieron salir en libertad un año después, si bien después se demostró que fue un antiguo alumno suyo quien, por venganza, lo denunció de manera falsa como espía alemán.

A partir de ese momento sus escritos sobre materias relacionadas con la investigación de los fenómenos físicos incluyen alrededor de cien artículos y numerosos libros, entre los que se encuentra el ampliamente conocido Curso de Física Teórica, que contiene nueve tomos, y que fue publicado en 1943 junto al también científico ruso Yevgueni Mijáilovich Lifshitz.

Entre las aportaciones realizadas por Landáu a la ciencia están la teoría termodinámica de las transiciones de fase de segundo grado; la teoría macroscópica de la superfluidez del helio líquido -lo que valió el Premio Nobel de Física en 1962-; la teoría de los aludes de las tormentas electrónicas; la teoría de la turbulencia y la física de las bajas temperaturas, la teoría del plasma, la energía de las estrellas, el neutrino, la teoría cuántica, así como el descubrimiento de las estrellas de neutrones.

La URSS inició un proyecto de investigación cuyo objetivo era la construcción de la bomba atómica, algo que se aceleró a partir de la tragedia de Hiroshima. Landáu participó en el proyecto como matemático calculando las ecuaciones de la dinámica de la bomba termonuclear. En 1958 se hicieron públicos parte de esos trabajos, mostrando aspectos novedosos como la superconductividad, la física de partículas elementales y ruptura de simetría.

Además del Premio Nobel recibió otros reconocimientos, como tres premios de Estado, ser denominado Héroe del Trabajo y un Premio Lenin, todos ellos en la Unión Soviética. Fuera de las fronteras de la antigua URSS fue miembro de la Royal Society de Londres, Medalla Max Planck, premio Fritz London de la Real Academia de Ciencias de Dinamarca, de la Real Academia de Ciencias de los Países Bajos, Asociado en el Extranjero de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos, Miembro Honorario de la Academia Americana de Artes y Ciencias, de la Sociedad Física (Londres), y de la Sociedad Física de Francia.

El 7 de enero de 1962 Lev Landáu sufrió un accidente de coche al chocar contra un camión cuando conducía su pequeño automóvil. A partir de ese momento no volvió a ser el mismo e incluso estuvo en varias ocasiones al borde de la muerte. Se retiró de sus investigaciones aunque de vez en cuando siguió visitando el instituto de investigación. Murió en Moscú el 1 de abril de 1968, a los 60 años, y fue enterrado en el cementerio Novodévichi, el más céntrico y famoso de la capital rusa, que forma parte del monasterio del siglo XVI que lo alberga y que fue declarado Patrimonio de la Humanidad por la Unesco en 2004.

El reconocimiento a su trascendental legado científico va más allá de sus investigaciones, teorías y descubrimientos, ya que Lev Landáu tiene un cráter en la Luna con su nombre y el asteroide 2142 también lo recuerda, llamándose Landáu en homenaje al físico ruso.

https://elpais.com/elpais/2019/01/22/ciencia/1548144054_106966.html

viernes, 24 de junio de 2016

Un gato vivo y muerto en dos sitios al mismo tiempo. Investigadores de EE UU logran entrelazar grupos de cuatro fotones y mantenerlos estables, un paso necesario para la creación de ordenadores cuánticos.

Erwin Schrödinger recibió un Nobel por sus aportaciones a la física, tiene un cráter a su nombre en la cara oculta de la Luna y realizó aportaciones filosóficas fundamentales para la genética. Sin embargo, su nombre es mundialmente conocido por un experimento mental que planteó en 1935 en el que un gato podía estar muerto y vivo al mismo tiempo. En aquel caso creado para ilustrar la extrañeza de la mecánica cuántica, que el físico austriaco calificaba de ridículo, se introducía un gato en una caja de acero junto a una pequeña cantidad de material radiactivo. La cantidad era tan pequeña que solo existía un 50% de posibilidades de que durante la hora siguiente uno de los átomos decayese. Si eso sucedía, se activaría un mecanismo que llenaría la caja de ácido hidrociánico, uno de los gases tóxicos utilizados en las trincheras de la Primera Guerra Mundial, y el gato moriría.

De acuerdo con los principios de la mecánica cuántica, durante el tiempo que durase el experimento, el gato estaría vivo y muerto al mismo tiempo, resultado de un fenómeno conocido como superposición. Sin embargo, esa circunstancia cambiaría cuando abriésemos la caja para acabar con la incertidumbre. En ese momento, de vuelta a la dura e incontrovertible realidad de la física clásica, el gato estaría o vivo o muerto.

Con el tiempo, los científicos han sido capaces de manipular los estados cuánticos de la materia y es posible que en el futuro este conocimiento sirva para construir potentes ordenadores cuánticos. Esta semana, en un artículo que se publica en la revista Science, un equipo de físicos de la Universidad de Yale (EE UU) muestra cómo ha logrado mantener un "gato de Schröedinger" cuántico vivo y muerto en dos lugares a la vez.

En realidad, estos gatos cuánticos son grupos de hasta cuatro fotones con estados entrelazados pese a estar en recipientes separados. El entrelazamiento es un fenómeno cuántico por el que las partículas subatómicas pueden alinear sus estados cuando están en contacto y mantenerlo después separadas, incluso a millones de kilómetros de distancia. El equipo de Yale, liderado por Chen Wang, fue capaz de introducir los fotones en receptáculos separados y modificar su estado, como el gato que está vivo o muerto, observando cómo cambiaban de forma coordinada.

El interés del trabajo, según explica Oriol Romero-Isart, investigador en el Instituto de Física Teórica de la Universidad de Innsbruck (Austria), es que “permite crear dos qbits (sistemas cuánticos que servirían para gestionar la información en ordenadores cuánticos) y aplicar correcciones para que duren más”. La inestabilidad de estos qbits hace que sean poco prácticos para construir máquinas cuánticas y es un reto para producir aplicaciones prácticas con este tipo de física. Normalmente, sin la aplicación de correcciones, un qbit se destruiría en menos de un segundo. Con las correcciones, comenzaría acercándose la posibilidad de emplear el potencial de un sistema en el que las partículas no solo sirven para codificar información a partir de unos y ceros, como en la computación convencional, sino que pueden aprovechar la posibilidad de que estén en varios estados al mismo tiempo.

La capacidad del grupo de Yale para crear “gatos de Schrödinger” de un gran número de fotones es importante porque para corregir los errores que hacen que el qbit se diluya en muy poco tiempo es mejor tener un sistema con muchas piezas. “Si nos imaginamos un sistema que pueda tener varios estados, en el que las partículas son canicas rojas y azules, si solo tienes una canica, cuando cambia el color, pierdes la información. Pero si tengo 100 canicas del mismo color, si solo cambia una de información, podría reparar el error y mantener la información gracias al resto”, explica Romero-Isart.

Las posibilidades que abren estudios como el publicado en Science son enormes, pero la extrañeza cuántica tiene sus límites. Aunque dos partículas entrelazadas seguirán estándolo aunque las mandemos a planetas separados por un millón de kilómetros, este sistema no serviría para transmitir información más rápido que la luz. La física no permite esa herejía y en este caso se conserva el dogma porque no es posible manipular a nuestro antojo el estado de esas partículas entrelazadas.

Entre las aplicaciones prácticas más cercanas de las máquinas cuánticas, Romero-Isart, que ha planteado la posibilidad de realizar un experimento en el que un objeto con millones de átomos esté en dos lugares a la vez, señala la simulación cuántica. “Se trataría de hacer un prototipo, de la misma manera que se hace con modelos de menor tamaño en aviación, para recrear un sistema cuántico muy complejo, como la física de los sólidos”, señala. “Saber cómo interaccionan los electrones en un sólido puede ayudarnos a entender cómo se puede crear un material en el que haya superconductividad a temperatura ambiente”, añade. Ahora, los materiales empleados para conducir la electricidad a temperatura ambiente, como el cobre, producen una enorme resistencia que limita su eficiencia. Este tipo de progresos llegarían antes que los ordenadores cuánticos, una tecnología posible, pero que aún requerirá mucho tiempo para hacerse realidad.

http://elpais.com/elpais/2016/05/25/ciencia/1464195525_734270.html?rel=lom