El doctor Jaime Avendaño López, de la Escuela Superior de Física y Matemáticas (ESFM), del Instituto Politécnico Nacional (IPN), lidera investigaciones sobre haces cuánticos de electrones que podrían revolucionar la manera de estudiar materiales y estructuras biológicas. Estos haces, coherentes y capaces de “auto-repararse”, permiten explorar la materia con gran precisión y abren nuevas posibilidades en medicina, industria y tecnología.
Suena a ciencia ficción, pero es realidad. Es una era en la que el mundo de lo más pequeño como átomos, electrones y partículas fundamentales transformarán industrias enteras. Desde cómo diagnosticamos enfermedades, hasta la manera en que diseñamos materiales, los haces cuánticos prometen abrir una puerta a lo invisible.
¿Qué es un haz cuántico? El concepto resulta abstracto, pero Avendaño López lo explica con sencillez: un haz cuántico es algo parecido a un láser. Mientras que el láser está compuesto por fotones (partículas de luz), un haz cuántico puede estar formado por electrones, neutrones u otras partículas fundamentales. La clave está en que no son partículas dispersas, sino que se comportan de manera coherente, es decir, avanzan juntas, alineadas y sin desviarse. Lo más sorprendente es que estos haces tienen la capacidad de “auto-repararse” si se topan con un obstáculo en su camino, la parte dañada puede reconstruirse más adelante.
“Es como si el haz se lastimara al chocar con algo, pero al seguir avanzando recuperara su forma inicial”, comentó el investigador politécnico en entrevista para la Agencia Informativa Conversus (AIC).
La utilidad de los haces cuánticos está en su capacidad para revelar estructuras internas con gran detalle. Son como una especie de lupa microscópica de nueva generación.
En la industria, esto significa poder analizar metales como el cobre, el aluminio o el acero con una resolución nunca antes alcanzada. En la medicina abrirá la posibilidad de obtener imágenes de tejidos blandos como músculos o células con un nivel de detalle mayor al de las resonancias magnéticas actuales. También se podrán observar procesos biológicos o materiales complejos sin necesidad de destruirlos o intervenirlos, algo que hoy en día sigue siendo un reto.
El trabajo del científico politécnico y sus estudiantes es principalmente teórico porque desarrollan modelos matemáticos y simulaciones que describen el comportamiento de los haces. Esto se debe a que en México aún no existe la infraestructura necesaria para generar experimentalmente haces de electrones o neutrones.
Sin embargo, hay avances en el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), quien desarrolla investigaciones sobre haces de luz, lideradas por el doctor Víctor Harrison, reconocido internacionalmente.
Pero el panorama nacional es limitado. La falta de inversión en ciencia básica se traduce en proyectos que dependen de fondos externos o de colaboraciones internacionales. “La industria mexicana rara vez apuesta por investigaciones de largo plazo y la mayoría de la tecnología que usamos es importada”, lamentó Jaime Avendaño.
El contraste es fuerte con países como Estados Unidos, China o Alemania, que han destinado miles de millones de dólares al desarrollo de la computación cuántica, la criptografía cuántica y las telecomunicaciones basadas en estos principios.
El docente politécnico no solo estudia haces cuánticos. También se adentra en una idea ambiciosa que busca responder preguntas fundamentales como ¿de dónde viene la incertidumbre cuántica? o ¿por qué el mundo microscópico es tan distinto al macroscópico?
Su apuesta está en la electrodinámica estocástica, una teoría que sostiene que el universo está lleno de un “mar” de fluctuaciones electromagnéticas. Este océano invisible sería el responsable de que las partículas se comporten de manera impredecible, con saltos y probabilidades en lugar de trayectorias definidas.
De confirmarse esta visión abriría una nueva forma de comprender fenómenos misteriosos como el enredamiento cuántico, en el que dos partículas, aunque estén separadas por kilómetros o incluso galaxias, actúan como si estuvieran conectadas.
“Buscamos entender el origen de la física cuántica, no solo aplicarla. Si comprendemos qué hay detrás del azar, podríamos unificar visiones distintas de la naturaleza”, explicó el profesor de la ESFM.
Aunque pueda sonar a un tema lejano, la física cuántica ya toca la vida cotidiana. Los teléfonos celulares, los chips de computadora y hasta las tarjetas bancarias funcionan gracias a principios descubiertos por la mecánica cuántica.
Los haces cuánticos representan un paso más en medicina con nuevas técnicas de imagen no invasivas para diagnosticar enfermedades. En la industria de la caracterización precisa de materiales se busca hacerlos más resistentes y eficientes.
En la energía de superconductores podrían reducir el consumo eléctrico. En telecomunicaciones para desarrollar canales seguros de transmisión de datos, imposibles de hackear debido al principio de incertidumbre cuántica. En todos los casos, se trata de innovaciones con un impacto económico y social.
La gran pregunta es si ¿México está listo para entrar en la carrera cuántica? Avendaño reconoce que el talento existe, pero se requiere una visión a largo plazo. “El conocimiento es lo que genera independencia. Si queremos dejar de depender tecnológicamente de otros países, debemos apostar por estas investigaciones”, aseguró.
El futuro de la física cuántica no se limita a laboratorios de élite o países con presupuestos millonarios. También depende de investigadores que, como Avendaño y sus alumnos, trabajan con lápiz, papel y simulaciones, para abrir camino desde las aulas del IPN.
El mensaje es que apostar por la ciencia cuántica no es un lujo, es una inversión en soberanía, en independencia tecnológica y en el futuro del país. “Si no lo hacemos nosotros, otros lo harán. El futuro será cuántico o no será”, sentenció.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
D.R. Instituto Politécnico Nacional (IPN). Av. Luis Enrique Erro S/N, Unidad Profesional Adolfo López Mateos, Zacatenco, Alcaldía Gustavo A. Madero, C.P. 07738, Ciudad de México. Conmutador: 55 57 29 60 00 / 55 57 29 63 00.
Esta página es una obra intelectual protegida por la Ley Federal del Derecho de Autor, puede ser reproducida con fines no lucrativos, siempre y cuando no se mutile, se cite la fuente completa y su dirección electrónica; su uso para otros fines, requiere autorización previa y por escrito de la Dirección General del Instituto.
