Aclarando conceptos de Tecnología Terahertz

Prof. Juan Pablo Moltó Ripoll

Asesor científico Tecnología Terahertz viiva

Las ondas terahertz como fenómeno físico no fueron "descubiertas" por una única persona en un momento concreto, sino que son una parte natural del espectro electromagnético cuya existencia se deduce desde las teorías clásicas del electromagnetismo de James Clerk Maxwell en el siglo XIX.

Sin embargo, aquí te explico cómo evolucionó su reconocimiento y aplicación:

📜 Origen teórico

• Las ecuaciones de Maxwell (1865) predicen la existencia de un espectro continuo de ondas electromagnéticas, que incluye las frecuencias entre microondas e infrarrojo, lo que hoy llamamos la banda terahertz (THz), de 0.1 a 10 THz.

🔬 Primeras observaciones experimentales

• A principios del siglo XX, Heinrich Hertz demostró la existencia de ondas electromagnéticas en el rango de radio y microondas.
• Sin embargo, las frecuencias entre 0.1 y 10 THz quedaron durante mucho tiempo sin explorar debido a la limitación tecnológica para generarlas y detectarlas. Esta región fue llamada la "brecha de terahertz".

⚙️ Desarrollo tecnológico (años 1990 en adelante)

• La generación práctica de ondas THz no fue posible hasta los años 1990, con el desarrollo de:
• Fuentes láser ultrarrápidas (como los láseres de cascada cuántica y los emisores fotoconductores).
• Dispositivos de espectroscopia en el dominio del tiempo (THz-TDS).
• Investigadores clave en el avance de esta tecnología incluyen:
• David Auston, en la Universidad de Columbia y luego en Harvard, quien en los años 1980 desarrolló los emisores fotoconductores de THz, considerados pioneros en la generación práctica de ondas THz.

🧪 En resumen:

• 🔹 James Clerk Maxwell → Predicción teórica del espectro continuo.
• 🔹 Heinrich Hertz → Demostración experimental de ondas EM.
• 🔹 David Auston (1980s–90s) → Desarrollo práctico de dispositivos generadores de ondas THz.
• 🔹 Década de 2000 en adelante: avances aplicados en medicina, comunicaciones, espectroscopia e imagen biomédica.

En algunas conferencias se dice que fue: Wilhelm Conrad Röntgen el descubierto de estas ondas, sin embargo no está directamente relacionado con el descubrimiento o desarrollo de las ondas terahertz (THz), pero su trabajo sí es relevante en el contexto general del espectro electromagnético y la historia de la radiación electromagnética aplicada a la medicina.

Aquí te explico cómo se conectan y en qué se diferencian:

📌 ¿Quién fue Wilhelm Röntgen?

• Físico alemán que en 1895 descubrió los rayos X, un tipo de radiación electromagnética de alta energía.

• Este descubrimiento le valió el Primer Premio Nobel de Física en 1901.

• Röntgen descubrió que esta radiación podía atravesar tejidos blandos del cuerpo y revelar estructuras óseas, lo que dio origen a la radiología médica.

🔬 ¿Tiene algo que ver con las ondas terahertz?

• Indirectamente, sí, porque su descubrimiento impulsó el interés en otras partes del espectro electromagnético con posibles aplicaciones médicas.

• Pero técnicamente no, porque:

  • Los rayos X tienen una frecuencia muy superior a la de las ondas THz.

  • Las ondas THz se sitúan entre el infrarrojo lejano y las microondas (de 0.1 a 10 THz), mientras que los rayos X operan en frecuencias muchísimo más altas (de 30 PHz a 30 EHz, o sea, 10⁵ veces más que las THz).

  • Röntgen no trabajó ni predijo el uso de ondas en ese rango submilimétrico.

🌌 ¿Por qué se dice que las ondas terahertz son "ondas cuánticas"?

Aunque las ondas terahertz (THz) son ondas electromagnéticas clásicas (como la luz, las microondas o los rayos X), se las llama "cuánticas" por tres razones principales, todas relacionadas con cómo interactúan con la materia y cómo se generan:

1. 🔬 Por su resonancia con procesos moleculares y atómicos

• Las frecuencias THz (10¹¹ a 10¹³ Hz) coinciden con la frecuencia natural de vibración, rotación y plegamiento de biomoléculas (como proteínas, ADN, agua estructurada, etc.).

• En mecánica cuántica, estas vibraciones son cuantizadas: las moléculas absorben o emiten energía en paquetes discretos, llamados cuantos.

• Esto significa que las ondas THz interactúan con la materia en un régimen dominado por leyes cuánticas, aunque ellas mismas no sean "cuánticas" por naturaleza.

📌 Ejemplo: se han observado efectos de modulación genética y plegamiento de proteínas inducidos por radiación THz en condiciones de laboratorio, lo cual es un fenómeno cuántico.

2. ⚛️ Porque se generan con tecnologías cuánticas

• Muchos de los dispositivos que producen radiación THz moderna (como los láseres de cascada cuántica, emisores fotoconductores, osciladores Josephson, etc.) están basados en principios de la física cuántica.

• Por ejemplo, el láser de cascada cuántica permite la emisión controlada de fotones THz a través de transiciones electrónicas entre niveles de energía cuánticos en nanocristales semiconductores.

📌 Por tanto, aunque las ondas THz sean clásicas, su producción y control se basa en efectos cuánticos profundos.

3. 🧠 Por su potencial en medicina energética e información cuántica

• En algunos enfoques integrativos y terapéuticos (como los que usan tecnologías tipo VPower), se habla de ondas THz como "cuánticas" en un sentido simbólico o extendido, porque:

  • Actúan a muy baja energía, sin destruir tejidos.

  • Son capaces de modular información biológica sutil: estructuras moleculares, campos bioeléctricos, señales celulares.

  • Se considera que pueden restaurar el orden cuántico de sistemas biológicos alterados, concepto presente en teorías como la biofísica de Fröhlich o la coherencia cuántica celular (Hameroff, Del Giudice, Montagnier).

📌 Desde esta visión, las ondas THz son vistas no sólo como portadoras de energía, sino también de información estructurante, lo que se relaciona con el campo de la bioinformación cuántica.

🌟 ¿Qué dicen estas teorías cuánticas sobre el cuerpo humano?

🧬 1. La biofísica de Fröhlich: las células vibran como si fueran instrumentos musicales

• El físico Herbert Fröhlich propuso en los años 60 que las células no son solo estructuras químicas, sino también sistemas electromagnéticos organizados.

• Decía que las membranas celulares y las moléculas, especialmente las proteínas, vibran con frecuencias específicas, como si fueran cuerdas de un instrumento.

• Cuando estas vibraciones se sincronizan, aparece un fenómeno llamado coherencia, que es una especie de "armonía eléctrica" dentro del cuerpo.

• Estas vibraciones suelen estar en el rango de gigahercios (GHz) o terahercios (THz).

📌 ¿Qué tiene que ver con las ondas terahertz?
→ Las ondas THz podrían "afinar" esas vibraciones celulares, restaurando su coherencia energética natural si ha sido alterada por el estrés, la enfermedad o el envejecimiento.

🧠 2. La coherencia cuántica celular de Hameroff: el cuerpo funciona como un sistema cuántico

• El anestesista y físico Stuart Hameroff (junto con Roger Penrose) propuso que el cerebro y las células usan mecanismos cuánticos para procesar información, no solo reacciones químicas.

• Hablan de estructuras llamadas microtúbulos (dentro de las neuronas), que podrían funcionar como conductores de información cuántica.

📌 ¿Y las ondas THz?
→ Están cerca de las frecuencias naturales de vibración de los microtúbulos, por lo que podrían:

• Estimular su funcionamiento óptimo.

• Restaurar la comunicación cuántica interna.

💧 3. Del Giudice y Montagnier: el agua tiene memoria y puede almacenar información biológica

• El biofísico Emilio Del Giudice y el nobel Luc Montagnier estudiaron cómo el agua en el cuerpo (que es el 70% de nosotros) puede organizarse cuánticamente.

• Propusieron que el agua almacena información en forma de campos electromagnéticos muy débiles.

• Hablan de "coherencia del agua": el agua estructurada puede actuar como un sistema que transmite y guarda información biológica, incluso entre células o tejidos.

📌 ¿Qué papel juegan las ondas THz aquí?
→ Las ondas THz podrían:

• Reestructurar el agua celular.

• Activar o desbloquear información biológica almacenada.

• Restablecer la comunicación energética interna.

✅ Conclusión profesional:

Las ondas terahertz no son "ondas cuánticas" en el sentido estricto (como una función de onda en mecánica cuántica), sino ondas electromagnéticas clásicas.
Sin embargo, su frecuencia las sitúa en una zona muy especial donde:
Se acoplan con procesos cuánticos moleculares.
Se generan con tecnologías cuánticas.
Se interpretan terapéuticamente como moduladoras de estados cuántico-biológicos.

Esta combinación de frecuencia crítica, interacción bioinformacional y origen tecnológico explica por qué se las denomina coloquialmente "ondas cuánticas".

🧠 ¿Existen realmente las "ondas cuánticas"? ¿Es correcto ese término?

1. 📚 Término impreciso desde la física formal

En física académica, el término "ondas cuánticas" no es formalmente correcto si se pretende referirse a ondas electromagnéticas como si fueran "cuánticas".
La mecánica cuántica no describe ondas clásicas, sino funciones de onda, y estas tienen un significado muy distinto.

⚛️ ¿Qué son realmente las "ondas" en mecánica cuántica?

En el marco de la teoría cuántica, una "onda cuántica" sería:

Una función de onda (Ψ), que representa el estado cuántico de una partícula o sistema, conteniendo información sobre las probabilidades de encontrar al sistema en ciertos estados.

Características clave:

• No es una onda física que transporta energía como una onda electromagnética.

• No se propaga en el espacio como una onda común, sino que evoluciona en un espacio abstracto de estados (espacio de Hilbert).

• Su módulo cuadrado ∣Ψ∣2|\Psi|^2 da la densidad de probabilidad de una observación.

📌 Ejemplo: el electrón en un átomo no gira como un planeta; su función de onda describe la probabilidad de hallarlo en cierto lugar.

⚡ ¿Y qué hay de las ondas electromagnéticas como los THz?

Las ondas electromagnéticas, como las de terahercios, pueden tener una descripción cuántica, pero sólo en el marco de la electrodinámica cuántica (QED):

Allí, la luz (o cualquier radiación EM) se describe no como una onda continua, sino como una colección de fotones, que son cuantos del campo electromagnético.

👉 En este contexto, no hablamos de "ondas cuánticas" sino de:

• Campos cuánticos

• Excitaciones discretas del campo (fotones)

Así, la luz tiene naturaleza dual:

• Onda clásica en la teoría de Maxwell.

• Partícula/fotón en la teoría cuántica.

🌀 ¿Cuándo se usa el término "ondas cuánticas" de forma más flexible?

En la divulgación científica, o en contextos como la biofísica, la medicina energética o la tecnología cuántica, el término "ondas cuánticas" a veces se utiliza para referirse a:

1. Radiaciones (como THz) que interactúan con procesos cuánticos (vibraciones moleculares, plegamiento de proteínas, coherencia del agua).

2. Frecuencias que se acoplan resonantemente con estructuras biológicas cuánticas.

3. Sistemas que modulan información cuántica, como el entrelazamiento o la coherencia (aunque esto último está aún en debate experimental).

📌 En este caso, el uso es metafórico o funcional, no riguroso desde la física fundamental.

✅ Conclusión desde la física teórica:

El término "onda cuántica" no es correcto en sentido estricto si se refiere a una onda electromagnética, ya que las ondas clásicas y los estados cuánticos son entidades fundamentalmente diferentes.
Sin embargo, el término puede tener valor explicativo o fenomenológico si se usa:
Para describir fenómenos que emergen de interacciones cuánticas.
O como metáfora para tecnologías que operan sobre sistemas cuánticos (como los dispositivos que generan radiación coherente en el rango THz para modular procesos biológicos).