Dos teorías describen extraordinariamente bien el universo y, sin embargo, siguen sin encajar entre sí. Un experimento con átomos ultrafríos acaba de llevar una de las ideas fundamentales de Einstein hasta esa frontera
Recreación artística de un objeto cuántico en caída libre durante el experimento. ChatGPT, César Noragueda.
César Noragueda, Periodista especializado en cine, ciencia y pensamiento crítico.
muyinteresante.okdiario.com/5.09.2026
Dejar caer algo parece uno de los experimentos más sencillos imaginables. Soltamos una llave y termina en el suelo; saltamos y regresamos al mismo sitio. Pero, bajo ese movimiento familiar, se esconde una pregunta enorme: ¿seguirían funcionando las ideas de Einstein si aquello que cae obedeciera simultáneamente las extrañas reglas de la física cuántica?
Lo que vas a descubrir en este artículo
Para entender el experimento, hay que volver a Einstein
Un objeto cuántico no cae como una piedra diminuta
El truco: hacer que una parte caiga mientras la otra espera
Y entonces Einstein volvió a ganar
Lo importante no es que un átomo caiga
Einstein ha ganado esta ronda, no el campeonato
El siguiente objeto que quieren dejar caer será mucho más grande
Una caída diminuta puede llevarnos hacia una pregunta gigantesca
Referencias
El problema nace de un éxito doble. La relatividad general explica la gravitación, el espacio-tiempo y fenómenos a escalas astronómicas con un rigor extraordinario. La mecánica cuántica gobierna átomos y partículas con un acierto igualmente formidable.
Un equipo internacional decidió acercar ambos mundos de una manera muy concreta. En su estudio publicado por Science Advances, presenta un interferómetro atómico, un dispositivo que aprovecha el comportamiento ondulatorio de los átomos para medir diferencias minúsculas. En este caso, fue diseñado para contrastar dos estados coherentes: uno permanece quieto respecto a la Tierra mientras el otro describe una trayectoria balística bajo la gravedad.
Para entender el experimento, hay que volver a Einstein
Antes de entrar en el laboratorio, necesitamos una idea: el principio de equivalencia. Una de sus intuiciones puede visualizarse con el famoso ascensor de Einstein. Imaginemos una cabina cerrada que desciende libremente. Durante ese recorrido, una persona y cuanto la acompaña parecen flotar juntos. Localmente, esa situación puede resultar indistinguible de hallarse lejos de cualquier campo gravitatorio.
En su formulación más elemental, cuerpos de distinta composición sometidos al mismo campo adquieren idéntica aceleración si despreciamos otras fuerzas.
La imagen conduce al corazón de la concepción einsteiniana: la caída libre ocupa un lugar especial en nuestra descripción de la gravedad. En su formulación más elemental, cuerpos de distinta composición sometidos al mismo campo adquieren idéntica aceleración si despreciamos otras fuerzas.
Esa afirmación se ha comprobado con enorme precisión para cuerpos macroscópicos. La dificultad surge al trasladarla a un dominio donde una entidad ya no tiene por qué comportarse como una diminuta canica con una trayectoria perfectamente definida. Ahí intervienen superposiciones, ondas de materia y fases. ¿Sigue siendo válido el mismo principio cuando el protagonista es genuinamente cuántico?
Un objeto cuántico no cae como una piedra diminuta
Para comprender qué buscaban los investigadores, hay que introducir la fase cuántica. Pensemos en dos olas inicialmente acompasadas: sus crestas coinciden. Si después atraviesan condiciones distintas, una puede adelantarse respecto a la otra. Al reunirlas de nuevo, ese desfase altera cómo interfieren y permite averiguar cuánto se separaron sus ciclos.
El estado cuántico posee una fase que puede variar durante su evolución y, si dos de sus partes siguen recorridos diferentes, acumulan un desajuste que puede medirse cuando vuelven a combinarse.
En mecánica cuántica, el estado posee una fase que puede variar durante su evolución. Si dos partes de dicho estado siguen recorridos diferentes, acumulan un desajuste que puede medirse cuando vuelven a combinarse.
Desde hace casi un siglo, trabajos iniciados por Charles Galton Darwin, Earle Hesse Kennard y otros físicos anticipaban un valor concreto para la fase de un paquete de ondas en un campo gravitatorio. Esa predicción también puede deducirse del principio de equivalencia al pasar de un sistema de referencia a otro, es decir, al describir el mismo fenómeno desde perspectivas distintas.
Faltaba, sin embargo, una pieza decisiva: registrar directamente ese desfase de una rama en caída libre frente a otra estacionaria en el marco terrestre.
El truco: hacer que una parte caiga mientras la otra espera
Para lograrlo, el equipo construyó lo que denomina un interferómetro cuántico de Galileo. El punto de partida fue un condensado de Bose-Einstein formado por unos 20.000 átomos ultrafríos de rubidio-87. En ese estado, alcanzado a temperaturas extremas, los átomos pueden comportarse colectivamente como una sola entidad cuántica.
Después de preparar la muestra y reducir casi por completo las interacciones entre sus componentes, cada átomo quedó en una superposición de dos estados internos. Mediante pulsos y campos magnéticos, los científicos separaron espacialmente los dos componentes ondulatorios. Uno recibió un impulso y emprendió una trayectoria balística gobernada esencialmente por la gravitación. Sobre el otro actuó una fuerza magnética que contrarrestaba su peso y lo mantenía inmóvil respecto al aparato.
Podemos imaginar dos versiones del mismo viajero. Una abandona el andén y recorre un arco; la otra aguarda allí. Más tarde, ambas se reúnen y revelan cuánto han perdido la sincronía.
El chip que se creó para el experimento cuántico y donde manipularon los átomos de rubidio-87. Universidad Ben-Gurion.
Finalmente, la secuencia se invirtió para hacer coincidir de nuevo posición y movimiento. Un último pulso convirtió la separación entre ambos ciclos en poblaciones atómicas detectables mediante imágenes. La geometría conseguía así algo esencial: disponer de una referencia vinculada a la Tierra contra la cual cotejar directamente aquello que había estado cayendo.
Y entonces Einstein volvió a ganar
Los datos mostraron alrededor de 13 oscilaciones, equivalentes a unos 80 radianes de fase acumulada. El radián es una unidad para medir ángulos: una vuelta completa tiene unos 6,28 radianes. Por tanto, esos 80 radianes significan que la diferencia de fase entre ambos estados recorrió casi 13 ciclos completos.
La evolución observada concordó con la dependencia temporal predicha. Los residuos —la distancia entre los datos y el modelo— rondaron el 2,5 por ciento, y los valores obtenidos también siguieron la evolución temporal prevista: la fase no aumentaba simplemente al mismo ritmo que pasaban los segundos, sino de acuerdo con una relación cúbica, proporcional al tiempo elevado al cubo. Incluso la intensidad exacta de ese crecimiento coincidió con la calculada por la teoría. En palabras de los autores, habían observado la fase de un objeto en caída libre.
Lo registrado coincide con lo que predice el principio de equivalencia cuando se aplica a un sistema cuántico tan ligero y de tan baja energía como el de este experimento.
Ahí cobra sentido el remate del titular: Einstein vuelve a ganar. Pero conviene precisar qué premio está en juego.
El trabajo deja intacta una cuestión mucho mayor: si toda la relatividad general continúa siendo correcta en cualquier régimen. Tampoco unifica esa teoría con la mecánica cuántica ni prueba que la gravedad esté cuantizada. Su alcance es más específico: lo registrado coincide con lo que predice el principio de equivalencia cuando se aplica a un sistema cuántico tan ligero y de tan baja energía como el utilizado en este experimento.
Lo importante no es que un átomo caiga
Podría parecer que todo este despliegue sirve para descubrir algo obvio: los átomos también caen. Pero la cuestión es otra: ya sabíamos que la materia atómica responde a la atracción terrestre con enorme precisión desde hace años. La física lleva décadas utilizando interferometría atómica para efectuar determinaciones gravitatorias extraordinariamente sensibles.
La novedad reside en la arquitectura ideada por el equipo. Una de las trayectorias evoluciona en caída libre mientras su contraparte permanece estacionaria en el marco del laboratorio. Después, se confronta el ritmo adquirido por cada una. Esa configuración permite aislar la cantidad que interesaba poner a prueba de un modo que, según los autores, no se había realizado antes.
Volvamos a las dos olas. Saber que una se desplazó no nos dice cuánto perdió la sincronía respecto a la otra. Para conocerlo, necesitamos conservar una referencia y hacerlas interferir.
El interferómetro cuántico de Galileo convierte precisamente esa separación invisible en una señal observable. El hallazgo, por tanto, radica en leer la huella que la gravitación dejó en la evolución de materia microscópica, no simplemente en verla descender.
El hallazgo radica en leer la huella que la gravitación dejó en la evolución de materia microscópica, no simplemente en verla descender.
Einstein ha ganado esta ronda, no el campeonato
Existe además una cautela que el propio artículo científico subraya. El ensayo deja abiertos modelos imaginables donde el principio de equivalencia podría incumplirse, pues algunas propuestas alternativas conducirían a la misma fase registrada. Una concordancia tampoco establece una ley para cualquier masa, energía o situación posible.
La conclusión es más acotada: bajo las condiciones examinadas, el comportamiento observado resulta compatible con el principio einsteiniano aplicado a un paquete de ondas.
La ciencia tampoco avanza únicamente cuando una teoría célebre fracasa. Enfrentar una predicción a una prueba inédita y comprobar que sobrevive restringe las posibilidades de cualquier explicación futura. Si algún día surge una discrepancia entre gravedad y mecánica cuántica, habrá que buscarla más allá del territorio que este dispositivo acaba de explorar.
Recreación artística de un nanodiamante en superposición cuántica. ChatGPT, César Noragueda.El siguiente objeto que quieren dejar caer será mucho más grande
El instrumento puede convertirse ahora en una plataforma para preguntas todavía más exigentes. Los autores contemplan manipular paquetes de ondas que actúen como relojes, examinar formulaciones más complejas de la equivalencia y buscar desviaciones que apunten hacia física nueva.
Uno de los pasos futuros resulta especialmente visual: sustituir átomos por nanodiamantes. Conseguir que objetos cada vez más masivos permanezcan en superposición —es decir, que mantengan simultáneamente distintos estados cuánticos— permitiría explorar condiciones en las que quizá aparezca alguna conexión desconocida entre la gravedad y la teoría cuántica.
El artículo menciona incluso la conjetura de Diósi-Penrose, una hipótesis que vincula la gravedad con la pérdida de superposición cuántica y plantea que la primera podría intervenir en el colapso de la segunda. Constituye una posibilidad para generaciones posteriores de interferómetros, capaces de interrogar a la naturaleza sobre qué sucede cuando aumentamos considerablemente la masa del protagonista.
Conseguir que objetos cada vez más masivos permanezcan en superposición permitiría explorar condiciones en las que quizá aparezca alguna conexión desconocida entre la gravedad y la teoría cuántica.
Una caída diminuta puede llevarnos hacia una pregunta gigantesca
Regresemos a la llave del comienzo. Cuando la soltamos, su descenso parece contar una historia perfectamente clásica. Un átomo ofrece una realidad mucho menos intuitiva: puede prepararse de modo que distintas partes de su estado cuántico sigan recorridos diferentes, acumulen un desfase y, al reunirse, produzcan interferencias que revelan información inaccesible a nuestros sentidos.
Y, pese a esa extrañeza, el experimento no encontró una grieta entre ambos lenguajes en el punto donde decidió enfrentarlos. Hasta donde alcanza esta prueba, llevar la caída libre al dominio cuántico no hace quebrarse el principio de equivalencia.
Eso modifica sutilmente nuestra imagen del mundo. La frontera entre las dos grandes teorías no es simplemente una pared donde una deja de funcionar y comienza la otra. Podemos crear situaciones delicadísimas en las que ambas tienen algo que decir y averiguar si sus pronósticos conviven.
Lo extraordinario quizá no sea que Einstein haya vuelto a ganar, sino que dos marcos creados para describir realidades aparentemente difíciles de reconciliar puedan encontrarse, aunque sea durante unas milésimas de segundo, en la caída de un átomo.
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Referencias
Ron Folman et al. "Observation of the quantum phase of free fall and the consistency with the equivalence principle". Science Advances, 2 de septiembre de 2026. DOI: 10.1126/sciadv.aec8045.
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Fuente:
