Un equipo internacional de científicos logró observar por primera vez un efecto de la gravedad sobre un objeto cuántico en caída libre, un resultado que refuerza la compatibilidad entre uno de los principios fundamentales de la teoría de la relatividad de Albert Einstein y las leyes de la mecánica cuántica.
El estudio, liderado por investigadores de la Universidad Ben-Gurión del Néguev, la Universidad de Ulm y la Universidad de Oxford, contó entre sus participantes con el reconocido físico británico y premio Nobel Sir Roger Penrose. Los resultados fueron publicados el 2 de septiembre en la revista científica Science Advances.
El experimento utilizó átomos de rubidio enfriados hasta temperaturas cercanas al cero absoluto. Los investigadores emplearon un dispositivo denominado Interferómetro Cuántico de Galileo, que permitió colocar la onda cuántica asociada a los átomos en dos trayectorias diferentes.
En una de ellas, los científicos mantuvieron los átomos prácticamente estacionarios mediante campos magnéticos, mientras que en la otra permitieron que los átomos cayeran libremente bajo la acción de la gravedad. Posteriormente reunieron ambas ondas y observaron el patrón de interferencia producido.
La medición reveló una modificación extremadamente pequeña en la llamada fase cuántica de los átomos que habían experimentado la caída libre. El valor observado coincidió con el previsto cuando se aplica el principio de equivalencia de Einstein a un objeto cuántico.
El principio de equivalencia sostiene, en términos sencillos, que para un observador que se encuentra en caída libre los efectos locales de la gravedad desaparecen. Esta idea constituye uno de los pilares de la relatividad general y había sido comprobada con extraordinaria precisión utilizando objetos convencionales, pero su comportamiento aplicado directamente a sistemas cuánticos era mucho más difícil de estudiar.
El resultado no demuestra que la gravedad sea una fuerza cuántica ni constituye por sí mismo una teoría que unifique la relatividad general con la mecánica cuántica. De hecho, los físicos todavía no cuentan con una evidencia experimental que obligue a describir la gravedad mediante una teoría cuántica.
Sin embargo, el experimento abre una nueva vía para estudiar uno de los grandes problemas pendientes de la física: cómo combinar la descripción de la gravedad realizada por Einstein con las leyes que gobiernan el comportamiento de las partículas y sistemas microscópicos.
Los investigadores consideran que técnicas de este tipo podrían permitir en el futuro realizar experimentos todavía más sensibles y acercar a la ciencia a una respuesta sobre la verdadera naturaleza cuántica de la gravedad.
