Premios Nobel de Física y Química 2022: desde teleportación cuántica, hasta el 'Minecraft' de la química

Los Premios Nobel de Física y Química de 2022 ya se han entregado y en esta edición, las y los ganadores ha aportado, como cada año, una gran contribución en algún ramo de su ciencia. En la esquina de la Física: el entrelazamiento y comunicación cuántica. En la de la Química: la "química de clic" y las reacciones bioortogonales.

En Xataka México, te contamos de que van estos logros y fenómenos, así como la contribución de cada ganador. Hay contradicciones a Einstein, el Minecraft de la Química y mucha ciencia.

Espeluznantes acciones a distancia

Entre la comunidad física, es conocido que uno de los "terrores" de Albert Einstein era la cuántica, y aquello no es para nada extraño. la mecánica cuántica es una rama anti-intuitiva, requiere una notación matemática extraña y suele ser muy pero que muy confusa.

Es por ello que cuando Einstein llamó al entrelazamiento cuántico como una serie de "espeluznantes acciones a distancia", su reacción fue la de casi cualquier persona sensata, me lo imagino pensando: "Nop, cómo va  a ser, mano".

Uno de los más populares e interesantes fenómenos de la cuántica es, justamente, el entrelazamiento cuántico. Bajo esta acción, dos partículas, llamémosles Elina y Bibble, están conectadas una con la otra, son un medio sólido entre ellas, a distancias más que enormes para las escalas sub atómicas. Al estas ligadas, cuando cambias alguna propiedad de Elina, cambias también a Bibble.

Albert Einstein pensaba que esto no podía suceder sin "variables ocultas" del mundo real. Sin embargo, hay una especie de estadística que deriva en la cantidad de variables ocultas que necesitarían existir para permitir las acciones del entrelazamiento cuántico, y esto terminaría contradiciendo la teoría del padre de la Relatividad.

Durante 1964, un físico irlandés llamado John Bell descubrió que hay un conflicto inherente entre la Teoría Cuántica y la existencia de variables ocultas. Bell encontró una manera de probar cuando la razón de alguna de estas "espeluznantes acciones a distancia" era debido a las variables ocultas de las que el físico alemán hablaba. A estas pruebas se les llamó Desigualdades de Bell.

Ahora, en 2022, ha 58 años de las Desigualdades de Bell, la Real Academia Sueca de Ciencias y el Comité Noruego del Nobel, entregó el distinguido Nobel de Física a los físicos Anton Zeilinger, Alain Aspect y John Clauser.

Un problema, tres frentes

John Clauser fue el primero en desarrollar un experimento práctico para medir el entrelazamiento cuántico, por allá de 1969. No fue hasta 1972 que pudo lograr una medición en la cual se logró determinar que un par de fotones "cambiaron" de manera simultánea a pesar de la distancia entre ellos. Esto dio un primer paso para probar que no existían tales variables ocultas.

Casi una década después, Alain Aspect y su equipo lograron que un par de fotones cambiaran "su dirección" o espín, en apenas unas cuantas milmillonésimas de segundo. Esto aseguraba que la comunicación entre las partículas, ni siquiera si la información se trasladaba a la velocidad de la luz. Solo podía ocurrir de una manera, por entrelazamiento cuántico.

Y para finales del siglo XX, en 1997, Anton Zeilinger junto a sus colaboradores, fueron parte de los equipos que demostraron la existencia de la teleportación cuántica en el que se pueden transferir los estados cuánticos de una partícula a otra, a través de grandes distancias. Este fenómeno solo es posible gracias al entrelazamiento cuántico.

Encima, el mismo Zeilinger trabajó con los desarrolladores de la Micius china, el primer satélite espacial que contiene comunicaciones cuánticas. Aquella es solo una de las posibles aplicaciones que pueden tener estas espeluznantes acciones a distancia, pues también son la piedra de toque de avances como la computación cuántica o la criptografía cuántica.

Aunque parezca extraño, estas rimbombantes aplicaciones de la cuántica no son sus únicas virtudes. El mismo uso de los láseres, los arreglos de millones de transistores en las GPUs (como las del nuevo chip Ada Lovelace de NVIDIA) hasta las células fotovoltaicas, son solo una parte de los beneficios que nos ha otorgado la física cuántica.

Un catalizador para la química

Los avances en química no solo son cuestión de gran descubrimientos, también son importantes las herramientas que impulsan la búsqueda de estos higlights en la Química. Es por ello que para el Premio Nobel de Química de este año, se seleccionó a la Química Clic y las reacciones bioortogonales como las ganadoras.

La química de clic es una nueva manera de realizar química en la que se pueden producir sustancias de manera relativamente rápida y confiable al unir bloques de unidades entre sí. Una forma muy somera de explicar esto sería que son como bloques de Minecraft o piezas de LEGO químicas que se van montando para crear compuestos.

Este mecanismo permite la unión arbitraria de sustratos, con sus biomoléculas necesarias. Las reacciones clic han probado su valía en experimentos para aislar objetivos particulares, llamados desplegables, o en la espectrometría de fluorescencia.

Dos nuevos a la lista y un viejo conocido

El Nobel de Química de este 2022 se otorgó a Morten Meldal, Carolyn Bertozzi y Barry Sharpless.

En el caso de Sharpless, él es el fundador de esta nueva manera de hacer química. Junto a Morten Meldal, han colocado los pilares sobre los que se sostiene la Química Clic. Por su lado, la química estadounidense, Carolyn Bertozzi ha llevado esta rama a un nuevo nivel, al comenzar a utilizarla en organismos vivos.

Hasta este año, solo había cuatro científicos que podían presumir de un doble premio nobel en sus vitrinas: Marie Curie, Frederick Sanger, Linus Pauling y John Bardeen. Pero con el nuevo premio de Barry Sharpless, ahora son cinco las figuras que ostentan este gran logro al ganarlo también por su trabajo en las reacciones estereoselectivas.

Por su lado, Carolyn Bertozzi se une a un pequeño grupo de mujeres que suma apenas las seis decenas, frente a los 891 hombres que lo han ganado. Esto genera una desigualdad en la que solo el 6.3% de los premios han sido otorgados a mujeres. Históricamente, las mujeres han sido un sector oprimido en todas las áreas de la humanidad, pero es innegable que en la técnica y científica lo han sido más de lo normal.

Está documentado como descubrimientos tan importantes como la doble hélice de los genes humanos, que le valieron un Premio Nobel a Francis Crick y James Watson, se olvidaron de una importante científica, Rosalind Franklin. Esta cristalógrafa y química inglesa tuvo un papel de vital importancia en los cálculos de este descubrimiento.

Por lo que siempre viene bien tener un poco más de conciencia en ese sentido, quizás es un mundo ideal, este problema no sería tan grande como lo ha sido históricamente. Que Madame Curie tenga dos Premios Nobel no significa que esto no haya pasado, más bien Curie fue tan innegablemente buena que no pudieron tapar su brillo de ninguna manera.