Físicos observan por primera vez la gravedad de Einstein en el mundo cuántico

Un equipo internacional de físicos ha observado directamente por primera vez un efecto gravitatorio predicho por el principio de equivalencia de Einstein a escala cuántica, lo que proporciona un puente experimental poco común entre dos de las teorías más exitosas pero incompatibles de la física.

La investigación, publicada el miércoles 2 de septiembre en la revista Science Advances, utilizó átomos de rubidio ultrafríos para medir cómo afecta la gravedad a la fase cuántica de un átomo en caída, y descubrió que los resultados coincidían con las predicciones derivadas de la relatividad general.sciencedaily+1

Dividir átomos para poner a prueba a Einstein

El experimento, dirigido por Ron Folman de la Universidad Ben-Gurión del Néguev junto con colaboradores de la Universidad de Oxford, la Universidad de Ulm y otras instituciones, empleó un dispositivo llamado Interferómetro Galileo Cuántico. El equipo enfrió nubes de átomos de rubidio a una temperatura apenas por encima del cero absoluto y las colocó cerca de un chip de átomos especialmente diseñado. Mediante pulsos de microondas, colocaron los átomos en una superposición cuántica: un estado en el que cada átomo seguía eficazmente dos trayectorias de forma simultánea.sciencedaily

En una de las trayectorias, los campos magnéticos generados por el chip contrarrestaban la gravedad, manteniendo el átomo inmóvil. En la otra, el átomo era lanzado hacia arriba por un pulso magnético y luego se le dejaba caer libremente. Cuando las dos trayectorias se unieron, el patrón de interferencia resultante reveló un cambio medible en la fase cuántica, que coincidía con lo que el principio de equivalencia de Einstein predeciría para un objeto cuántico.space+1

"Este es un artículo único, en el sentido de que combina un experimento difícil con una interpretación teórica de gran alcance sobre una de las preguntas más fundamentales de la física", afirmó Folman en un comunicado.sciencedaily

Lo que demuestra y lo que no

El equipo, que incluye al físico ganador del Premio Nobel Sir Roger Penrose, tuvo cuidado de definir los límites de su logro. El resultado no unifica la mecánica cuántica y la relatividad general, ni demuestra que la gravedad en sí sea cuántica. Muestra que el principio de equivalencia de Einstein sigue siendo compatible con el comportamiento cuántico bajo las condiciones probadas.discovermagazine+1

"No tenemos ninguna teoría coherente que nos diga por qué debería fallar la física cuántica", afirmó el coautor Vlatko Vedral, de la Universidad de Oxford. "Este experimento lleva a la mecánica cuántica a una de sus fronteras más intrigantes, la gravedad, y demuestra que, una vez más, sus predicciones se cumplen".sciencedaily+1

Un largo camino por delante

Penrose sostiene desde hace tiempo que la mecánica cuántica podría desmoronarse cuando objetos lo suficientemente masivos se mantienen en superposición durante periodos prolongados. El experimento actual no incluyó objetos lo suficientemente grandes como para probar esa hipótesis, pero los investigadores esperan extender eventualmente la técnica a objetos más pesados, incluidos los nanodiamantes. En la Universidad Ben-Gurión ya se están llevando a cabo experimentos con ese objetivo.sciencedaily