Un modo de averiguar si la gravedad es cuántica

La relatividad general y la mecánica cuántica son las dos descripciones más fundamentales que tenemos de la naturaleza. La relatividad general explica la gravedad a gran escala, mientras que la mecánica cuántica explica el comportamiento de átomos y moléculas.

Podría decirse que el problema sin resolver más importante de la física fundamental es la forma correcta de unir estas dos teorías: determinar si la gravedad funciona a nivel cuántico. Aunque los trabajos teóricos han propuesto muchas posibilidades, se necesitan experimentos para dilucidar plenamente el comportamiento de la gravedad.

Durante cien años, los experimentos sobre la naturaleza cuántica de la gravedad han parecido estar fuera de nuestro alcance, pero ahora unos científicos de la Universidad de Warwick, el University College de Londres (UCL), la Universidad Yale, la del Noroeste y la de Groninga, en el Reino Unido las dos primeras, en los Países Bajos la última y en Estados Unidos el resto, han hallado una vía plausible de realizar un experimento de esta clase y van a trabajar juntos hacia esa meta.

El proyecto se llama MAST-QG (acrónimo del inglés MAcroscopic Superpositions Towards witnessing the Quantum nature of Gravity).

La idea es hacer levitar dos microdiamantes en el vacío y poner cada uno en un estado de superposición cuántica, que puede describirse como estar en dos lugares al mismo tiempo. Este comportamiento aparentemente imposible es una característica fundamental de la mecánica cuántica.

Cada diamante puede considerarse una versión reducida del gato de Schrödinger. Tal como explica Gavin Morley, de la Universidad de Warwick y miembro del equipo de investigación, el gato de Schrödinger es un experimento nunca realizado pero que sirve de ejemplo de lo que implicaría que objetos cotidianos (¡incluyendo mascotas!) pudieran estar en superposición cuántica, estando en dos sitios o dos situaciones diferentes al mismo tiempo. Morley y sus colegas quieren buscar los límites reales de esta idea.

Átomos y moléculas han sido puestos con éxito en un estado de superposición cuántica de este tipo, pero Morley y sus colegas quieren hacerlo con objetos mucho más grandes. Los microdiamantes citados están formados por mil millones de átomos o más. Para sondear la naturaleza cuántica de la gravedad, los investigadores buscarán interacciones entre dos de estos diamantes debidas a la gravedad.

Haz láser, en el laboratorio de Gavin Morley, con el que será posible sondear propiedades cuánticas de los dos microdiamantes. (Foto: Gavin Morley)

Si la gravedad es cuántica, entonces sería capaz de entrelazar cuánticamente a los dos microdiamantes. El entrelazamiento cuántico es un efecto cuántico único en el que dos cosas se enlazan más fuertemente de lo que es posible en el escenario físico de muestras vidas cotidianas. Por ejemplo, si se pudiera entrelazar cuánticamente dos monedas, se podría descubrir que cada vez que se echan al aire, ambas aterrizan con el mismo lado vuelto hacia arriba, incluso siendo imposible saber con antelación si ambas mostrarán cara o, por el contrario, cruz.

Esta singular línea de investigación podría conducir a descubrimientos capaces de ayudar a desentrañar enigmas sobre los agujeros negros, el Big Bang (la “explosión” colosal con la que nació el universo) y el cosmos en general. (Fuente: NCYT de Amazings)