Un experimento realizado en Australia ha logrado confirmar uno de los fenómenos más desconcertantes de la física moderna: aquello que Albert Einstein describió como “acción fantasmal a distancia”.
El hallazgo, basado en átomos de helio, no solo valida una predicción clave de la mecánica cuántica, sino que también abre una nueva vía para acercarse a la esquiva teoría del todo.
Una idea “espeluznante” que se volvió una evidencia experimental
Que una partícula pueda estar en dos lugares al mismo tiempo, un fenómeno conocido como superposición cuántica, ha sido durante décadas uno de los pilares más extraños de la física. Aún más desconcertante es el entrelazamiento cuántico: la posibilidad de que dos partículas separadas por grandes distancias se influyan de forma instantánea.
Einstein nunca aceptó del todo esta idea. La calificó como una “acción fantasmal a distancia”, cuestionando que la naturaleza pudiera comportarse de ese modo; sin embargo, investigadores de la Universidad Nacional de Australia han logrado demostrar este comportamiento en un sistema de átomos con masa, marcando un hito experimental.
El estudio, publicado en Nature Communications, confirma que estas correlaciones no son una rareza matemática, sino una propiedad real del universo.
Entrelazamiento cuántico con masa: un paso más allá
El entrelazamiento cuántico implica que el estado físico de una partícula está directamente ligado al de otra, sin importar la distancia que las separe. No se trata de una señal que viaje entre ellas, sino de una conexión instantánea que desafía los límites clásicos, como la velocidad de la luz.
Este fenómeno está estrechamente relacionado con la superposición, que permite a una partícula existir en múltiples estados simultáneamente.
Según explicó el físico Sean Hodgman, el experimento “confirma las predicciones hechas hace más de un siglo de que la materia puede estar en dos lugares a la vez y puede interferir consigo misma incluso en esos lugares”.
Hasta ahora, este tipo de pruebas se había realizado principalmente con fotones. La novedad radica en que los átomos utilizados tienen masa, lo que introduce un nuevo factor: la gravedad.
Colisiones ultrafrías y mediciones precisas
Para llevar a cabo el experimento, el equipo enfrió nubes de átomos de helio hasta temperaturas cercanas al cero absoluto, generando un estado conocido como condensado de Bose-Einstein. En estas condiciones, los átomos se comportan como una sola entidad cuántica.
Posteriormente, las nubes fueron colisionadas mediante pulsos láser. En vez de comportarse como partículas clásicas, los átomos siguieron múltiples trayectorias simultáneamente. Durante su caída bajo la gravedad, atravesaron un interferómetro que permitió medir su momento antes de ser detectados.
Los resultados fueron concluyentes: las mediciones violaron la desigualdad de Bell, confirmando la existencia de la no localidad cuántica.
“Experimentalmente, es extremadamente difícil demostrarlo”, reconoció el investigador Yogesh Sridhar. “Varias personas han intentado en el pasado mostrar estos efectos, y siempre se han quedado cortos”.
Por su parte, Hodgman añadió: “En el caso de dos átomos separados que están entrelazados, si se cambia uno de ellos, eso afectará instantáneamente al otro”. Y concluyó: “Es un poco descabellado pensar que así es como funciona el mundo, ¡pero hemos demostrado que esa es la naturaleza de la realidad!”.
Un puente entre la mecánica cuántica y la gravedad
El hallazgo tiene implicaciones que van más allá del experimento en sí. Uno de los mayores desafíos de la física es reconciliar la mecánica cuántica con la relatividad general, dos teorías que funcionan con precisión en sus respectivos campos, pero que resultan incompatibles entre sí.
Al trabajar con átomos que tienen masa, los investigadores pueden comenzar a explorar cómo interactúan los efectos cuánticos con la gravedad. Esto abre la puerta a nuevas preguntas sobre cómo describir sistemas que obedecen ambas teorías al mismo tiempo.
“Imagina átomos moviéndose por diferentes trayectorias en el espacio; pueden experimentar distintos efectos gravitacionales”, explicó Hodgman. “Sin embargo, la mecánica cuántica dice que los átomos pueden seguir múltiples trayectorias simultáneamente. ¿Cómo se describe un sistema así en el marco de la relatividad general? Nadie lo sabe realmente”.
Resolver esta tensión podría acercar a los científicos a la llamada teoría del todo, un marco unificado que el propio Einstein buscó durante décadas sin éxito.
Los próximos desafíos del experimento
A pesar del avance, aún quedan obstáculos importantes. Para cerrar completamente ciertas dudas experimentales, como la llamada “laguna de la localidad”, será necesario trabajar con distancias mayores entre partículas, algo que requerirá más recursos y tiempo.
Además, el equipo planea experimentar con distintos isótopos de helio, como helio-3 y helio-4. Esto permitiría poner a prueba principios fundamentales de la relatividad, como el principio de equivalencia, en el ámbito cuántico.
*Con información de DW.