Armando Relaño Pérez

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e-mail: armando.relano[arroba]gmail.com
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Docencia: (Curso 2009-2010): Física Aplicada a la Biología (seminarios y laboratorio; 1º de Biológicas). Matemáticas (teoría; 1º de Físicas).

Colaboraciones: Grupo de Sistemas Mesoscópicos y Fuertemente Correlacionados, Instituto de Estructura de la Materia, CSIC

Líneas de investigación: Distintos fenómenos en mecánica cuántica: Caos, Decoherencia, Transiciones de Fase y Termalización.

Proyecto actual: Termalización y Caos en Mecánica Cuántica

Imaginemos que vertemos unas gotas de tinta azul en un vaso de agua. Si lo hacemos y esperamos con paciencia, podremos ver cómo la tinta se va difuminando poco a poco hasta teñir completamente el agua de un color azul pálido. Si repetimos el experimento dejando caer las gotas de tinta en otro lugar del vaso, o habiendo agitado antes el agua, o esperando varios minutos entre gota y gota, el resultado final será el mismo: al cabo de suficiente tiempo, el agua quedará de color azul pálido. Técnicamente, podemos afirmar que el estado final del sistema no depende de su condición incial. Esto es la base de la física estadística y la termodinámica. Cuando estudiamos, por ejemplo, las propiedades del aire de una habitación no tenemos en cuenta dónde estaban inicialmente todas sus moléculas; suponemos que tal información es irrelevante y describimos el aire mediante unas pocas variables globales (presión, temperatura…).

En el mundo de lo macroscópico, regido por las leyes de Newton y, más en general, por la mecánica clásica, entendemos por qué la naturaleza es así. El caos, un fenomeno ubicuo en la física, tiene como consecuencia que los sistemas complejos olviden enseguida su estado inicial. Cualquier pequeña perturbación –el batir de las alas de una mariposa– se amplifica con el tiempo, lo que produce que dos trayectorias que se parecían muchísimo al principio sean completamente diferentes al cabo de un rato. La consecuencia es que la importancia del estado inicial se difumina enseguida y los sistemas complejos evolucionan hasta un estado de equilibrio termodinámico que no depende de él.

En el mundo de lo subatómico, regido por las leyes de la mecánica cuántica, las cosas no están tan claras. El concepto de caos no está claramente definido, razón por la cual no es obvio que pueda recurrirse a él para estudiar el equilibrio termodinámico en mecánica cuántica. Existen muchos sistemas cuánticos que olvidan la condición inicial y se describen mediante unas pocas variables, como el gas de una habitación; suelen ser sistemas complejos compuestos por muchas partículas. Ahora bien, ¿por qué ocurre así? ¿Qué es lo que lo produce? ¿Es la complejidad? ¿Es algo análogo al caos? ¿Es otro fenómeno diferente que sólo ocurre en mecánica cuántica?

Mi linea de investigación actual se centra en este problema. En particular, trato de arrojar luz sobre estas cuestiones estudiando teóricamente la relajación al equilibrio de sistemas cuánticos complejos.

Algunos artículos relacionados con este tema:

A quantum Newton’s cradle

Thermalization and its mechanism for generic isolated quantum systems

Otras actividades: Los interesados en la literatura pueden echarle un vistazo a mi novela Cónclave. Pinchando en el enlace, se accede a una web en la que se puede comprar la edición en papel y descargar gratuitamente la edición electrónica. Sin mentir demasiado, puede decirse que la novela es un híbrido entre la ciencia ficción y la literatura experimental –aquélla que consiste en buscar nuevas formas de narrar una historia.