Físicos logran “ver” átomos en dos lugares a la vez: abre nuevas posibilidades en la ciencia

Que una partícula pueda existir en dos lugares al mismo tiempo suena a un argumento de película. Sin embargo, la mecánica cuántica lleva más de un siglo prediciendo este fenómeno, conocido como superposición cuántica. A ello se suma el entrelazamiento cuántico, donde dos partículas separadas por cualquier distancia se influyen de manera instantánea. Albert Einstein lo llamó “acción fantasmal a distancia” y se negó a aceptarlo.

Hoy, un equipo de físicos de la Universidad Nacional de Australia (ANU) ha demostrado este comportamiento en átomos con masa, confirmando que la materia puede interferir consigo misma en dos lugares distintos. El resultado, publicado en Nature Communications, marca un hito en la física moderna.

Entrelazamiento cuántico con átomos de helio

Hasta ahora, los experimentos de entrelazamiento se habían realizado principalmente con fotones –partículas de luz sin masa– o con propiedades internas de los átomos, como el espín. Lo novedoso de este trabajo es que los investigadores lograron entrelazar átomos de helio, que poseen masa y, por tanto, están sujetos a la gravedad.

El proceso comenzó enfriando nubes de helio hasta temperaturas cercanas al cero absoluto, creando un condensado de Bose-Einstein, un estado cuántico especial donde los átomos se comportan como una única onda. Luego, mediante pulsos de láser, hicieron colisionar estas nubes. Los átomos no se comportaron como objetos clásicos, sino que siguieron múltiples trayectorias simultáneamente.

Un paso hacia la teoría del todo

El logro no solo confirma predicciones cuánticas, también abre una nueva vía para abordar uno de los grandes enigmas de la física: reconciliar la mecánica cuántica con la relatividad general. La primera describe el mundo subatómico, mientras la segunda explica la gravedad a escala cósmica. Ambas funcionan de manera extraordinaria, pero no encajan entre sí.

Al trabajar con átomos que tienen masa, los investigadores pueden empezar a explorar cómo se comporta la materia cuando experimenta simultáneamente efectos cuánticos y gravitacionales.

Este tipo de experimentos podría acercar a la física a la tan buscada teoría del todo, el marco unificado que Einstein persiguió durante décadas sin lograr encontrar.

Próximos pasos y desafíos

El experimento aún tiene limitaciones. Para cerrar la llamada “laguna de la localidad”, los átomos deberían estar separados por al menos 30 centímetros durante la medición, pero el detector actual solo alcanza 8 centímetros. Superar esa escala requerirá más financiación y años de trabajo adicional.

Por ahora, el resultado ya es suficientemente sorprendente: la materia, con toda su masa y peso, puede comportarse de formas que desafían por completo la intuición cotidiana.