En 1952, Marcos Moshinsky estudió lo que ocurriría cuando un haz de partículas es cortado súbitamente por un obturador que suspende su flujo para luego dejarlo pasar nuevamente. En ese caprichoso experimento mental, el físico mexicano descubrió el fenómeno que él mismo bautizaría con el nombre de “difracción en el tiempo”. Moshinsky se percató de que un haz de luz o partículas microscópicas obligado a atravesar por una ventana de tiempo le ocurre lo mismo que al pasar por una rendija, es decir, se difracta.
La difracción es el fenómeno que todos hemos percibido cuando vemos que la luz se encuentra con un borde agudo, una ranura o un obstáculo pequeño. El objeto se convierte en una fuente secundaria de luz que produce franjas de intensidad desigual como bandas claras y oscuras. Lo podemos ver en la sombra de un objeto pequeño proyectado en la pared donde se forman anillos de penumbra a su derredor, lo vemos en los restos de luz que al pasar por una fisura nos deja sombras dispersas con distintos niveles de iluminación.
Las rendijas por las que se hacen pasar electrones, luz o átomos, generan un patrón de difracción que nos hace pensar que la materia se comporta como ondas.
Sin embargo, cuando colocamos la barrera con dos finas rendijas equipadas con sensores que nos digan por cuál de ellas pasan los electrones que lanzamos, entonces vemos con asombro que la interferencia desaparece. El solo hecho de observar a los electrones cambia todo. Detrás de las ranuras, en la pantalla colocada para ver la huella que dejan los electrones que lograron pasar vemos la mancha que producen corpúsculos y no ondas. La naturaleza ondulatoria desaparece cuando vemos a los electrones.
Ante ese asombroso fenómeno, la mecánica cuántica concluye: la materia es onda y es partícula a la vez. Más aún, su naturaleza parece depender del observador. Lo desconcertante de un experimento tan sencillo es que si no vemos la trayectoria y sólo lanzamos un electrón contra las dos rendijas, este parece interferir consigo mismo para llegar a la pantalla final y generar lo que harían las ondas. Este es uno de los aspectos misteriosos del ensayo más simple y enigmático que podemos montar en el laboratorio y aunque la mecánica cuántica nos lo explica, no podemos entender cómo puede ocurrir tal cosa. No existe nada parecido en nuestra experiencia cotidiana y quizá por eso el experimento de las dos rendijas violenta al sentido común.
Si lanzamos un electrón, este interferirá consigo mismo para que al cabo de muchos lanzamientos de electrones se vaya formando el patrón de interferencia propio de las ondas. ¿Los electrones pasan de alguna manera por las dos rendijas? ¿Se comunica un electrón con todo el arreglo para comportarse como lo hace? ¿Percibe el espacio en su derredor y reacciona ante él?
Marcos Moshinsky se imaginó un experimento aún más sorprendente. Construyó primero una rendija, pero en el tiempo, no en el espacio. Así pudo ver que los electrones difractan de la misma manera que cuando pasan por la rendija espacial de la que hablamos arriba. Luego se imaginó dos rendijas en el tiempo produciendo un haz de partículas con un obturador que se abre y cierra en tiempos breves de manera consecutiva. Hoy podemos pensar en attosegundos, que son la trillonésima parte de un segundo, como el ancho en tiempo de las dos aperturas. Lo que ocurrirá es el equivalente del experimento en el espacio donde dos fisuras separadas por una distancia pequeña generan un patrón de interferencia. Curiosamente las ventanas en el tiempo producen paquetes de onda-partícula que se comportan de manera aún más extraña que en el famoso experimento de las dos rendijas espaciales porque si entre las rendijas espaciales nos impresiona que la partícula interfiera consigo misma a través de la distancia, ¡aquí lo hace en el tiempo más allá de si es pasado o futuro!
¿Es que entonces la interferencia de los objetos ocurre del futuro al pasado? ¿Es que las rendijas temporales llevan algo del futuro para perturbar el pasado? Construir una imagen del fenómeno es tanto o más difícil que en el clásico experimento de las dos rendijas espaciales, porque lo intrigante ahora parece insondable, desatinado e irreal.
El formalismo que Moshinsky planteó originalmente para la mecánica no relativista ha sido generalizado a las ecuaciones relativistas y ha sido estudiado a lo largo y ancho del mundo por aquellos que se interesan en la transmisión de señales por fibra óptica, condensados de Bose Einstein y procesos químicos moleculares.
El fenómeno previsto por uno de los físicos más recordados en nuestro país fue verificado experimentalmente en la década de los años noventa en lo que se conoce como “experimentos de rendija temporal” y en fechas más recientes en Condensados de Bose Einstein usando átomos de rubidio 87.
Los átomos fríos tienen asociadas ondas de longitud grande y tiempos que favorecen la observación de las predicciones de Moshinsky, de manera que también en este escenario se planea ahora buscar el fenómeno cuando han pasado cien años de que naciera uno de los físicos más renombrados de México.
AQ