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Un artículo reciente en Physical Review Letters presentó una nueva prueba que permite comprender mejor la gravedad cuántica, un área de la física teórica que intenta unificar la teoría de la relatividad general con los principios de la mecánica cuántica.
Este descubrimiento es particularmente relevante porque la gravedad sigue siendo la única fuerza fundamental que no hemos integrado plenamente en el marco cuántico de nuestra comprensión del universo.
Aunque no ofrece una solución definitiva para una teoría completa de la gravedad cuántica, marca un paso importante hacia ese objetivo.
Los obstáculos detrás de la gravedad cuántica
La teoría de la relatividad general de Albert Einstein nos proporcionó una descripción de la gravedad a gran escala, demostrando que no es una fuerza en el sentido tradicional, sino una curvatura del espacio-tiempo causada por la presencia de masa y energía.
No obstante, cuando intentamos aplicar esta teoría a las escalas más pequeñas, donde el mundo cuántico es protagonista, nos encontramos con un problema fundamental: la relatividad general y la mecánica cuántica parecen ser incompatibles.
La mecánica cuántica, que describe el comportamiento de las partículas a nivel atómico y subatómico, nos dice que la energía se cuantifica, es decir, viene en paquetes. Pero la gravedad, según la relatividad general, es un campo continuo.
Esta contradicción llevó a los físicos a buscar una teoría más fundamental que unifique la gravedad con la mecánica cuántica. Esta teoría, conocida como gravedad cuántica, es uno de los mayores desafíos de la física teórica actual.
El descubrimiento que podría cambiar para siempre la física
Hace unos meses, un equipo de científicos halló recientemente cómo probar la existencia de la gravedad cuántica.
La propuesta sugiere que, en lugar de enfocarse en demostrar directamente la naturaleza cuántica de la realidad, los científicos deberían priorizar la refutación de la gravedad clásica.
Esto podría lograrse mostrando que la medición de esta fuerza natural obedece a principios cuánticos, como el de la superposición.
Si bien la superposición ya se utilizó para probar la gravedad cuántica, los expertos argumentan que la observación de este fenómeno no es suficiente.
"Como la mecánica cuántica no se define solo por el principio de superposición, sino que también requiere la unitariedad de la evolución y el postulado de la medición", explicaron los autores del artículo publicado en Physical Review Letters.
Además, agregaron: "Presenciar el enredo [...] implicará que la gravedad es descrita ya sea por la mecánica cuántica, o por una teoría no clásica (desconocida) que obedece al principio de superposición. Para saber si la gravedad es realmente cuántica, necesitamos probar otros postulados de la mecánica cuántica para la gravedad".
Un experimento innovador para explorar la gravedad cuántica
Científicos propusieron un experimento pionero para investigar la interacción entre la gravedad y los efectos cuánticos, utilizando diminutos cristales de solo unos nanómetros de tamaño.
La propuesta consiste en inducir un estado cuántico de superposición en uno de estos cristales, permitiendo que el objeto exista simultáneamente en dos lugares, una de las propiedades más intrigantes de la física cuántica.
A partir de este punto, el experimento contempla dos rutas. La primera implica medir el estado de superposición del cristal para analizar su comportamiento inicial. La segunda introduce un segundo cristal, lo suficientemente masivo como para ejercer una fuerza gravitacional extremadamente débil sobre el primero.
En este escenario, la gravedad actuaría como una "medición" de la masa del primer cristal, generando una perturbación en su estado cuántico.
Posteriormente, se mediría nuevamente el primer cristal, buscando variaciones en comparación con la medición inicial. Dichas diferencias solo podrían explicarse por un fenómeno conocido como "perturbación inducida por la medición cuántica", una manifestación exclusiva de los principios cuánticos.
De confirmarse, este experimento podría ser un avance trascendental en el camino hacia una teoría de la gravedad cuántica, aportando pruebas experimentales de su naturaleza cuántica.
