Por Pesach Benson y Omer Novoselsky • 3 de septiembre de 2026
Jerusalén, 3 de septiembre de 2026 (TPS-IL) — Durante más de un siglo, la teoría de la relatividad general de Albert Einstein y la mecánica cuántica han superado innumerables pruebas, pero los físicos han luchado por reconciliar ambas. Ahora, científicos en Israel y en el extranjero han dado un nuevo paso para comprender cómo interactúan, midiendo directamente cómo la gravedad cambia un objeto cuántico mientras cae.
Los hallazgos podrían, eventualmente, contribuir a sensores cuánticos más sensibles para medir la gravedad y la aceleración, con aplicaciones potenciales en topografía, mapeo geológico y navegación sin depender del GPS.
El avance no reside simplemente en que los científicos hayan medido la gravedad utilizando átomos cuánticos; experimentos de este tipo se han realizado antes. En cambio, los investigadores midieron directamente un cambio específico en la «fase» de una onda cuántica mientras un átomo caía libremente bajo la influencia de la gravedad, un efecto predicho por el principio de equivalencia de Einstein.
El experimento fue liderado por la Universidad Ben-Gurión del Néguev, la Universidad de Ulm y la Universidad de Oxford, con la participación del físico ganador del Premio Nobel Sir Roger Penrose entre los investigadores. Fue publicado en la revista revisada por pares Science Advances.
«La mecánica cuántica nos dice que una partícula es también una onda», explicó a The Press Service of Israel el profesor Ron Folman del Instituto Ilse Katz de Ciencia y Tecnología a Escala Nanométrica de la Universidad Ben-Gurión. «Las ondas, ya sean olas marinas, ondas sonoras, ondas de luz u ondas cuánticas, tienen una característica llamada fase».
«Aunque la gente ha medido la aceleración de objetos en caída libre desde Galileo, nadie ha medido nunca las características cuánticas de un objeto cuántico en caída libre, y específicamente, cómo su fase cambia debido a la caída libre», dijo.
Un Átomo en Caída, Dos Caminos
El principio de equivalencia, piedra angular de la relatividad general, establece que los efectos de la gravedad pueden desaparecer localmente para un observador en caída libre; una persona que cae libremente en un ascensor, por ejemplo, experimentaría ingravidez. El principio ha sido probado con materia ordinaria con una precisión extraordinaria. Pero los objetos cuánticos pueden comportarse como ondas y pueden seguir efectivamente dos caminos a la vez.
«En nuestro experimento, utilizamos esta regla para poner un átomo en dos lugares y dos trayectorias al mismo tiempo. En una trayectoria estaba en caída libre y en la otra estaba estático en relación con la Tierra, siendo esta última utilizada como referencia», explicó Folman.
Los investigadores enfriaron nubes de átomos de rubidio a temperaturas justo por encima del cero absoluto y las manipularon cerca de un chip atómico especialmente diseñado. Campos magnéticos mantuvieron una parte de la onda atómica estacionaria mientras que la otra pudo caer libremente. Luego, las dos partes se reunieron y sus ondas interfirieron, permitiendo a los investigadores medir la mínima diferencia en la fase cuántica que se había acumulado entre las porciones en caída y las estacionarias. El desplazamiento de fase medido coincidió con el valor predicho por el principio de equivalencia de Einstein para un objeto cuántico.
Folman afirmó que el experimento es significativo porque los científicos aún carecen de una teoría que explique cómo la gravedad y la mecánica cuántica funcionan juntas. «Ambas han demostrado funcionar, pero los científicos nunca han podido formular una teoría que describa cómo ambas funcionan juntas en el mismo universo», dijo a TPS-IL.
El experimento no demuestra que la gravedad en sí misma sea cuántica, ni establece una teoría unificada de la gravedad y la mecánica cuántica. En cambio, demuestra que, bajo las condiciones probadas, el principio de equivalencia de Einstein es compatible con la superposición cuántica. Tampoco pone a prueba la propuesta de Penrose de que la mecánica cuántica podría fallar para objetos suficientemente masivos mantenidos en superposiciones cuánticas durante un tiempo prolongado.
Hacia una Nueva Física
Sin embargo, los investigadores esperan utilizar la técnica con objetos mucho más pesados. «Nuestro experimento abrió la puerta a futuros experimentos más elaborados para probar la interfaz entre las dos teorías», dijo Folman a TPS.
El equipo ya está desarrollando un experimento que utiliza un nanodiamante en lugar de un átomo. Un objeto suficientemente masivo colocado en una superposición cuántica podría permitir a los investigadores explorar si la mecánica cuántica y la gravedad se comportan de manera diferente a una escala donde su interacción se vuelve más pronunciada. «Una vez que se ponga en una superposición, creará una superposición del propio espacio-tiempo, y aquí podríamos ver física completamente nueva», dijo Folman.
Si tienen éxito, tales experimentos podrían ofrecer nuevas formas de investigar la relación no resuelta entre la mecánica cuántica y la gravedad. Los investigadores también ven un potencial a más largo plazo para las técnicas subyacentes en sensores cuánticos capaces de mediciones extremadamente precisas de gravedad y aceleración, incluyendo usos en topografía, mapeo geológico y navegación donde las señales de GPS no están disponibles.