La espinosa cuestión de si los humanos pueden observar fotones individuales

¿Pueden los humanos ver fotones individuales? Eso suena como una pregunta relativamente simple de responder, pero el problema se está volviendo más espinoso y enrevesado de lo que nadie sospechaba. Pero también influye profundamente en nuestras expectativas razonables para los sensores futuros.

El ojo humano es extremadamente sensible a la luz. Los físicos saben desde hace algún tiempo que los bastones sensibles a la luz en la parte posterior del ojo pueden ser estimulados por fotones individuales. Pero no saben si esta influencia puede propagarse a través del sistema visual y cognitivo y conducir a la percepción.

La tecnología para probar esta idea solo ha estado disponible recientemente. En los últimos años, los físicos han desarrollado cañones de fotones que pueden producir pares de fotones bajo demanda, con una alta fiabilidad.

Ahora lo ves, ahora no.

Los pares son importantes porque proporcionan una forma de controlar cuándo se ha disparado el cañón de fotones. Un fotón se envía al experimento mientras que el otro se queda con el experimentador, quien entonces sabe que el arma ha disparado.

El experimento en sí es simple en esencia. Se trata de disparar un fotón en un ojo humano y luego decidir si el sujeto lo ha observado o no.

En la práctica, el experimento es complicado, sobre todo por la gran cantidad de ensayos necesarios para obtener un resultado estadísticamente significativo y la falta de fiabilidad de los observadores humanos.

El mes pasado, Alipasha Vaziri de la Universidad de Viena en Austria y algunos amigos publicaron los resultados de su propia versión de este experimento. Emitieron fotones individuales a los ojos de sujetos humanos y les pidieron que registraran cuando vieron un fotón. También les pidieron que registraran la confianza de su observación en una escala de 1 a 3.

El experimento involucró más de 30.000 ensayos de los cuales 2.420 utilizaron fotones reales. Los sujetos observaron correctamente los fotones el 51,6 por ciento del tiempo.

Eso lleva a Vaziri y compañía a una conclusión clara. Los humanos pueden detectar un incidente de un solo fotón en la córnea con una probabilidad significativamente superior al azar, dicen en Nature Communications.

Pero ese resultado ahora está siendo cuestionado. Hoy, Paul Kwiat y sus amigos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign dicen que los datos no respaldan una conclusión tan sólida. Dicen que el experimento de Vaziri y compañía carece del poder estadístico para respaldar su conclusión. No podemos concluir que los humanos puedan ver fotones individuales según los datos de este estudio, dicen Kwiat y compañía.

El grupo de Kwiat está bien ubicado para juzgar este trabajo, ya que realizó sus propios experimentos sobre los límites de la visión humana.

Entonces, por el momento, el jurado está fuera: todavía no podemos decir claramente si los humanos pueden observar fotones individuales.

Pero ¿Por qué es importante? La respuesta es que este tipo de trabajo explora los límites físicos de la biología. La energía de un solo fotón es casi inimaginablemente pequeña, en la región de 10 a 19 julios. Y, sin embargo, el cerebro humano es una máquina cálida y húmeda que regularmente se ve inundada por el ruido.

La capacidad de detectar una cantidad tan pequeña de energía revelaría cuán poderosos pueden ser los sentidos biológicos, incluso en ambientes cálidos y húmedos.

Esa es una habilidad que a los físicos e ingenieros les encantaría copiar. Así que este trabajo, y el trabajo que probablemente seguirá, establecerá el estándar para los bioingenieros. Cualquiera que sea el límite, espere avances tecnológicos significativos como resultado.

Ref: arxiv.org/abs/1707.09341 : Correspondencia: Todavía no hay evidencia de detección de fotones individuales por humanos Nature Communications 7, Número de artículo: 12172 (2016) : Detección directa de un solo fotón por humanos

esconder