Partir un fotón en dos genera una nube infinita de partículas de la nada

Un equipo de investigadores de la Universidad de Oslo ha propuesto un experimento mental que muestra lo que ocurre cuando se interrumpe un pulso de luz que contiene un único fotón. El estudio, publicado en la revista Physical Review Letters, revela que, al intentar “cortar” una partícula que, según el modelo estándar, es indivisible, el campo electromagnético responde generando una superposición infinita de estados con diferentes números de fotones.

Cortar un fotón: el experimento mental

El escenario planteado consiste en un espejo ultrarrápido que aparece justo a tiempo para bloquear una fracción del camino del fotón. En la práctica, el espejo actúa como un obturador óptico que intercepta el pulso y, al desaparecer, deja al campo electromagnético perturbado. Esa perturbación no se traduce en una simple reducción de la intensidad del fotón, sino en la creación de nuevas excitaciones del campo.

Desde la perspectiva de la teoría cuántica de campos, un fotón es una excitación del campo electromagnético, no una “pelotita” sólida. Por ello, “dividir” un fotón equivale a interrumpir una ola de energía. La interrupción introduce energía adicional en el sistema, lo que da lugar a una combinación de estados con cero, uno, dos, tres fotones y así sucesivamente, hasta el infinito.

El resultado es una superposición cuántica de diferentes números de fotones, aunque localmente el conjunto sigue comportándose como si fuera un solo fotón. Cuando los investigadores analizan el campo en regiones anteriores al corte, el sistema muestra las características habituales de un fotón individual. En la zona posterior, sin embargo, se percibe vacío, como si el fotón nunca hubiera pasado. Solo al considerar el sistema completo aparecen las infinitas partículas “extra” generadas por el proceso.

Este fenómeno no infringe ninguna ley de la física; en cambio, ilustra cómo la manipulación de campos en su nivel más fundamental puede producir efectos contraintuitivos. El estudio refuerza la idea de que la física cuántica de campos sigue siendo uno de los mayores retos conceptuales, ya que combina comportamientos ondulatorios y corpusculares en una única descripción.

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