El experimento de órbita libre con rayos X de interferometría láser ( FELIX ) [1] pertenece a una categoría de experimentos que exploran si los sistemas macroscópicos pueden estar en estados de superposición . Fue propuesto originalmente por el físico Roger Penrose en su libro de 2004 The Road to Reality específicamente para demostrar si ocurren procesos de decoherencia no convencionales , como la decoherencia inducida gravitacionalmente o el colapso espontáneo de la función de onda de un sistema cuántico .
Posteriormente revisado para que se llevara a cabo como un experimento de mesa, [2] [3] si tuviera éxito, se estima que se habría superpuesto una masa de aproximadamente 10 14 átomos, aproximadamente nueve órdenes de magnitud más masiva que cualquier superposición observada hasta esa fecha ( 2003).
La configuración experimental propuesta es básicamente una variación del interferómetro de Michelson pero para un solo fotón. Además, uno de los espejos debe ser muy pequeño y estar fijado a un oscilador micromecánico aislado. Esto le permite moverse cuando el fotón se refleja en él, de modo que puede superponerse al fotón. El objetivo es variar el tamaño del espejo para investigar el efecto de la masa en el tiempo que tarda el sistema cuántico en colapsar.
Originalmente, los brazos del interferómetro tenían que extenderse cientos de miles de kilómetros para lograr un tiempo de ida y vuelta del fotón comparable al período del oscilador, pero eso significaba que el experimento tenía que realizarse en órbita, lo que reducía su viabilidad. La propuesta revisada [2] requiere que los espejos se coloquen en cavidades ópticas de alta finura que atraparán los fotones el tiempo suficiente para lograr el retraso deseado.
Existen varios desafíos tecnológicos, pero todos están dentro de las capacidades de los laboratorios de alto nivel. El requisito principal es que la masa de la cavidad sea lo más pequeña posible. Para evitar ruido en el interferómetro y tener una baja probabilidad de emitir más de un fotón cada vez, se necesita una temperatura absoluta muy baja para el experimento, del orden de 60 μK. Por razones similares, y para evitar la decoherencia , el dispositivo experimental debe estar en condiciones de vacío ultraalto. Se calculó que la longitud de onda de los fotones era de aproximadamente 630 nm, por lo que las superficies reflectantes pueden ser lo más pequeñas posible y, al mismo tiempo, evitar problemas de refracción y reflectividad. El oscilador micromecánico puede ser similar a los voladizos de la microscopía de fuerza atómica y las superficies reflectantes que normalmente se utilizan en experimentos similares de alta exigencia no suponen un desafío real. Se han propuesto varios mecanismos electromagnéticos elaborados para "restablecer" las cavidades a un estado estable antes de cada repetición del experimento.