Un interferómetro atómico mide la huella de la gravedad en una fase cuántica

El resultado central del equipo internacional liderado por Ron Folman fue una medición directa de la diferencia de fase cuántica inducida por la gravedad entre dos recorridos coherentes de átomos de rubidio ultrafríos. Uno de esos recorridos se sostuvo mediante campos magnéticos, compensando esencialmente la gravedad; el otro fue impulsado hacia arriba y después siguió una trayectoria balística de caída libre. Al recombinar ambas ramas, la diferencia de fase apareció como un cambio medible en el patrón de interferencia. 24

Qué midió el experimento

Los pulsos de microondas prepararon a los átomos, cerca de un chip atómico, en una superposición de dos historiales asociados a estados internos y trayectorias distintas. Los campos magnéticos mantuvieron una rama prácticamente inmóvil frente a la gravedad, mientras la otra ascendió y descendió en caída libre. Al volver a unirlas, el interferómetro convirtió su diferencia de fase relativa en una señal observable. 24

La medición coincidió, dentro de la precisión del experimento, con la fase prevista para esas trayectorias por el principio de equivalencia de Einstein. En otras palabras, en el régimen de átomos individuales sometidos a la débil gravedad terrestre, la evolución cuántica ordinaria y la predicción del principio de equivalencia describen el resultado observado. 24

Por qué el matiz importa

No se trata solo de comprobar que un objeto cae siguiendo una trayectoria clásica. La prueba observa cómo la gravedad afecta la fase de dos alternativas cuánticas coherentes. Es, por tanto, un ensayo de interferencia cuántica relacionado con la caída libre. 24

Pero el alcance debe interpretarse con cautela: el experimento no unifica la mecánica cuántica y la relatividad general, no prueba que el campo gravitatorio esté cuantizado, no detecta gravitones y no permite decidir por sí mismo si la gravedad es fundamentalmente cuántica o clásica. Para abordar esta última cuestión se buscaría, por ejemplo, evidencia de que la gravedad puede generar entrelazamiento entre masas adecuadamente aisladas. 23

La conexión con la propuesta de Penrose

Roger Penrose ha planteado un mecanismo de colapso objetivo relacionado con la gravedad. Según esa propuesta, un objeto masivo en superposición espacial correspondería a dos geometrías del espaciotiempo curvadas de forma diferente. Esa situación haría inestable el estado cuántico y su coherencia decaería en un tiempo vinculado a la diferencia de autoenergía gravitatoria entre las dos distribuciones de masa. 9

Un solo átomo de rubidio es demasiado ligero para someter esa posible pérdida de coherencia dependiente de la masa a una prueba exigente. El siguiente paso requeriría superposiciones espaciales grandes y duraderas de sistemas más pesados, como nanodiamantes levitados u otras partículas mesoscópicas. 19

En tales experimentos habría que separar con rigor cualquier pérdida de interferencia causada por el entorno —ruido, colisiones o vibraciones— de una posible señal física adicional. Observar coherencia más allá de la desintegración prevista restringiría estos modelos; detectar un decaimiento extra reproducible, con la dependencia esperada de masa, separación y tiempo, les daría apoyo, aunque todavía habría que descartar explicaciones convencionales. 19