Un experimento mide la fase cuántica de la gravedad

En un chip atómico diseñado especialmente en la Universidad Ben-Gurión del Néguev, unas nubes de átomos de rubidio ultrafríos se dividieron en dos trayectorias cuánticas. Una parte permaneció inmóvil respecto al laboratorio y la Tierra; la otra quedó en caída libre. Su interferencia reveló la primera medición directa de la fase cuántica predicha para un objeto en caída libre, según los investigadores de la Universidad Ben-Gurión, la Universidad de Ulm y la Universidad de Oxford.

La prueba se centra en el principio de equivalencia de Einstein. Para un observador en caída libre, dice el principio, la gravedad debe desaparecer localmente: un ascensor o un avión que caen libremente pueden dejar a sus ocupantes sin peso. Los objetos cuánticos complican el panorama porque pueden comportarse como ondas y desplazarse por más de una trayectoria. El experimento planteó si esa misma regla gravitatoria sigue aplicándose cuando una onda atómica ocupa ambas trayectorias.

Los pulsos de microondas colocaron primero los átomos de rubidio ultrafríos en una superposición cuántica. Después, unos diminutos cables eléctricos del chip crearon campos magnéticos: una fuerza ascendente mantuvo una onda contra la gravedad, mientras un pulso magnético empujó la otra hacia arriba antes de retirar el campo magnético para simular una caída libre. Un pulso final volvió a unir ambas partes, lo que permitió al interferómetro medir su diminuta diferencia de fase cuántica.

Esa diferencia de fase coincidió con la predicción de Einstein. Experimentos similares ya habían utilizado objetos cuánticos para medir la gravedad, pero los investigadores afirman que esta es la primera medición directa de la fase predicha de un objeto en caída libre. Los resultados se publicaron en Science Advances. El físico de Oxford Vlatko Vedral afirmó que el resultado lleva la mecánica cuántica al ámbito de la gravedad, pero no demuestra que los dos grandes marcos teóricos se hayan unificado.

En términos concretos, el avance ofrece a los investigadores una vía de laboratorio demostrada para estudiar la gravedad con materia cuántica y apunta hacia experimentos con objetos más masivos. Por ahora, la frontera se ha desplazado de una forma precisa, aunque limitada: el principio de equivalencia de Einstein se cumple en esta prueba cuántica, mientras sigue abierta la cuestión de Penrose sobre las superposiciones duraderas de objetos masivos.