Confirmado el principio de equivalencia de Einstein con un átomo cuántico en caída libre

Un equipo internacional de físicos anunció este lunes la primera medición directa del efecto de la gravedad sobre la fase cuántica de un átomo de rubidio que cae libremente. La investigación, publicada en Science Advances, reúne a la Universidad Ben‑Gurión del Néguev, la Universidad de Ulm y la Universidad de Oxford, con la participación del Nobel 2020 Roger Penrose. El hallazgo prueba que el principio de equivalencia de Einstein sigue vigente cuando el objeto bajo estudio se comporta como una onda cuántica.

El Interferómetro Cuántico de Galileo, pieza clave del experimento

Los investigadores diseñaron un dispositivo al que llamaron «Interferómetro Cuántico de Galileo». El aparato separa la onda asociada a cada átomo de rubidio en dos trayectorias distintas: una se mantiene suspendida mediante campos magnéticos de alta precisión, mientras que la otra se deja caer bajo la acción de la gravedad. Tras recorrer sus caminos, ambas ramas se recombinan y revelan la diferencia de fase introducida por el campo gravitatorio.

Control de la superposición cuántica con microondas y chips atómicos

El proceso arranca con pulsos de microondas que ponen a los átomos ultrafríos en un estado de superposición, de modo que cada partícula ocupa simultáneamente dos rutas. Un chip atómico equipado con microcables genera campos magnéticos milimétricos que mantienen una fracción de la onda prácticamente estática en el laboratorio, mientras la otra parte sigue una trayectoria balística y cae. El control de la superposición es tan fino que cualquier vibración externa habría arruinado la medición.

Resultados que afirman la relatividad en el mundo cuántico

Al recombinar ambas ramas, la interferencia muestra una variación de fase cuántica diminuta pero medible. El valor registrado coincide con la predicción que el principio de equivalencia hace para un cuerpo en caída libre, lo que refuerza la idea de que la gravedad de Einstein no pierde vigencia al entrar en el dominio de la mecánica cuántica. El equipo subraya que el experimento no invalida la teoría de Einstein, sino que la confirma en una escala nunca antes probada.

Implicancias para la búsqueda de una teoría de gravedad cuántica

Si bien el estudio no constituye una teoría de gravedad cuántica, aporta un dato experimental en una zona que hasta ahora estaba 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 del proyecto

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, añadió 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.

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