Científicos confirman el principio de equivalencia de Einstein sobre un átomo cuántico en caída libre
El experimento, liderado por Roger Penrose y equipos de Israel, Alemania y Reino Unido, mide la fase cuántica bajo gravedad.
Un consorcio internacional de físicos ha anunciado la primera observación directa del efecto gravitatorio sobre la fase cuántica de un átomo en caída libre, cumpliendo con el principio de equivalencia de Einstein. El trabajo, publicado en Science Advances, reúne a la Universidad Ben‑Gurión del Néguev, la Universidad de Ulm y la Universidad de Oxford, y cuenta entre sus autores al Nobel 2020 Roger Penrose.
El experimento y su dispositivo clave
Los investigadores diseñaron lo que llamaron el «Interferómetro Cuántico de Galileo». El aparato divide la onda asociada a cada átomo de rubidio en dos trayectorias distintas: una se mantiene suspendida mediante campos magnéticos y la otra se deja caer libremente bajo la acción de la gravedad. Tras recorrer sus caminos, ambas ramas se recombinan para revelar la diferencia de fase que la gravedad haya introducido.
Cómo se controla la superposición cuántica
Primero, pulsos de microondas llevan a los átomos ultrafríos a un estado de superposición, de modo que cada partícula ocupa simultáneamente dos rutas. El chip atómico, equipado con microcables, genera campos magnéticos con precisión milimétrica. Una porción de la onda atómica recibe una fuerza ascendente que la mantiene prácticamente estática respecto al laboratorio; la otra, liberada, sigue una trayectoria balística y cae.
Resultados que refuerzan la relatividad
Al recombinar ambas ramas, la interferencia muestra una variación de fase cuántica diminuta pero medible, cuyo valor coincide con la predicción que el principio de equivalencia hace para un objeto en caída libre. El hallazgo no altera la teoría de Einstein, pero confirma que sus postulados siguen siendo válidos cuando se aplican a sistemas gobernados por la mecánica cuántica.
Implicancias para la búsqueda de una teoría del todo
Los autores aclaran que el experimento no constituye una teoría de gravedad cuántica ni resuelve la tensión histórica entre relatividad general y mecánica cuántica. Sin embargo, aporta un dato experimental en una zona antes dominada por modelos teóricos y pruebas indirectas. La precisión del método abre la puerta a futuros ensayos con objetos más masivos, como nanodiamantes, que podrían explorar los límites propuestos por Penrose sobre la validez de la superposición cuántica en sistemas de mayor escala.
Perspectivas de los protagonistas
Ron Folman, de Ben‑Gurión, describió el trabajo como una combinación de exigencia experimental y claridad teórica frente a una de las preguntas centrales de la física: cómo unir la gravedad de Einstein con la descripción cuántica del microcosmos. Vlatko Vedral, de Oxford, subrayó que la mecánica cuántica no muestra señales de fallar en el dominio probado, lo que refuerza la confianza en sus predicciones cuando se confrontan con la gravedad.
En resumen, el experimento marca un paso importante al demostrar que el principio de equivalencia, piedra angular de la relatividad, se mantiene intacto aun cuando el objeto bajo estudio se comporta como una onda cuántica. El camino está abierto para pruebas más ambiciosas que podrían acercarse a la tan esperada unión de los dos grandes marcos de la física moderna.
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