El teu ull nota un fotó: 30.767 proves ho confirmen

Van caldre 30.767 assajos per mesurar si l'ull humà pot detectar un fotó. I un fotó és la quantitat més petita de llum que l'univers reparteix: per sota d'això no hi ha res. El juliol de 2016, tres voluntaris van superar per poc l'atzar i van demostrar que aquest mínim podia arribar a la seva consciència: van encertar el 51,6 % de les vegades. L'equip dirigit per Alipasha Vaziri, físic al capdavant del laboratori, ho va donar per demostrat: un sol fotó pot ser notat.

L'experiment es va repartir entre els laboratoris de la Universitat Rockefeller, a Nova York, i l'institut IMP de Viena. El seu disseny exigia una paciència poc vistosa. Cada voluntari es passava uns quaranta minuts adaptant-se a la foscor total abans de començar. Després entrava en una cabina fosca i col·locava l'ull davant d'una font quàntica preparada per lliurar els fotons d'un en un.

L'espera a les fosques tenia el seu perquè químic. Durant aquells quaranta minuts, els bastonets de la retina recarreguen el seu pigment —la rodopsina— i multipliquen per milers la sensibilitat de l'ull. Els seus veïns els cons, que de dia s'encarreguen del color, queden fora de la partida des del principi: per a un con, un fotó solt no és res. Tot l'experiment descansa sobre els bastonets, les cèl·lules del torn de nit.

Cada assaig contenia dos intervals marcats per sons. En un dels dos arribava a l'ull l'estímul d'un sol fotó. El voluntari havia de triar en quin creia haver percebut llum i després indicar quanta seguretat tenia en la seva resposta. No podia dir que no havia vist res ni saltar-se la prova: havia d'escollir una de les dues alternatives. En obligar a triar sempre entre dues, el format separava una percepció feble, la que fos, d'una simple declaració subjectiva.

La paraula decisiva del muntatge era la font. No n'hi ha prou d'atenuar una làmpada: la llum feble corrent arriba a ràfegues que no es poden governar, de vegades dos fotons seguits, de vegades cap, i amb això no es demostra res. L'equip va recórrer a un truc d'òptica quàntica: un cristall especial que, en rebre un fotó, el parteix en una parella de bessons. Un dels dos vola cap a un detector, que n'anuncia l'arribada; l'altre surt disparat cap a la pupil·la del voluntari. Quan el detector canta, el laboratori sap que en aquell moment viatjava cap a l'ull un fotó, i només un.

El percentatge final sembla decebedor durant uns segons, i convé mirar-lo a poc a poc. Una moneda donaria, de mitjana, un 50 % d'encerts. Els voluntaris van aconseguir un 51,6 %. La diferència és de tot just 1,6 punts, massa petita perquè una persona noti el seu propi rendiment durant la sessió. Tanmateix, en repetir la prova 30.767 vegades, aquest marge deixa una empremta estadística que no encaixa amb una successió de respostes llançades a l'atzar.

L'honestedat del resultat és en aquest marge diminut. Ningú no va sortir de la cabina dient que hagués vist llampades clares: les decisions es prenien a les palpentes, l'una rere l'altra, moltes amb la sensació d'estar endevinant. I tot i així, acumulades desenes de milers d'eleccions, les respostes correctes apareixien amb una freqüència més gran que l'esperable per sort. Alguna cosa procedent d'aquell únic fotó estava intervenint en la decisió conscient.

Hi havia, a més, un segon senyal. Quan els voluntaris encertaven, tendien a declarar més seguretat que quan fallaven. Aquesta relació entre encert i confiança importa perquè el percentatge podria haver pujat per una fluctuació sense que els qui responien distingissin unes proves de les altres. No va passar això: les decisions correctes anaven acompanyades, en conjunt, d'una sensació lleugerament més ferma d'haver percebut la llampada. Aquesta és la firma d'una percepció autèntica, per feble que sigui: la seguretat creixia quan de veritat havia entrat alguna cosa per la pupil·la, no quan el voluntari tenia ganes d'encertar.

La troballa tancava una pregunta que feia dècades que s'anava encongint. El 1942, el fisiòleg de la visió Selig Hecht va acorralar el llindar humà al seu laboratori de Columbia a base de llampades cada cop més febles, i el seu equip va calcular que n'hi havia prou amb entre cinc i set fotons absorbits per provocar una experiència visual. Aquelles proves havien acostat la percepció a un grapat de fotons, però no podien aïllar amb certesa l'efecte d'un de sol.

La peça següent va arribar el 1979, quan el fisiòleg Denis Baylor va aïllar un sol bastonet i en va registrar la resposta elèctrica davant d'un únic fotó: la cèl·lula, per si sola, reaccionava a la quantitat mínima de llum. Encara faltava travessar la resta del recorregut, perquè un corrent diminut en una cèl·lula no demostrava que el cervell humà arribés a assabentar-se'n.

El treball de 2016 va connectar aquests dos extrems: la font lliurava el fotó solt i el voluntari responia des de la consciència. No calia descriure una forma, un color ni una direcció; n'hi havia prou de localitzar l'interval correcte més vegades de les que explica l'atzar.

L'estudi va sortir a Nature Communications i, com a rècord, pertany a una família rara. Els rècords de la vista solen mesurar qui llegeix la lletra més petita de la taula o distingeix un far més lluny a la costa. Aquest mesurava el terra de l'edifici: el punt per sota del qual la física ja no té res a repartir.

L'escala quotidiana deixa clar de quina mida és l'aposta. Una espelma corrent emet de l'ordre de 10^17 fotons per segon: un u seguit de disset zeros, cent mil bilions de fotons cada segon. Davant de l'ull que llegeix aquesta pantalla passen ara mateix ràfegues semblants. L'experiment va apartar tota aquesta abundància, va guardar l'espelma, va tancar la sala i va preguntar si una sola d'aquelles volves, separada de l'eixam i dirigida a la pupil·la, deixava empremta en una persona.

La va deixar. I amb això l'ull humà va quedar inscrit a la vora física absoluta de la llum, competint amb els millors detectors que l'enginyeria sap construir: pot notar un fotó, i cap aparell del món no podrà presumir mai de notar-ne menys, perquè menys d'un fotó no existeix.