Reacción a "Observan la gravedad de Einstein en el mundo cuántico"

El principio de equivalencia, en su versión formulada por Einstein, establece que los únicos sistemas de referencia auténticamente libres de fuerzas son los que están en caída libre. Esto choca con nuestra intuición de que si estamos quietos en la superficie de la Tierra no hay ninguna fuerza actuando sobre nosotros. En realidad, la gravedad está tirando de nosotros hacia abajo, lo cual se compensa con una fuerza opuesta de reacción del suelo. Ese efecto se anula dejándose caer. Por ello, los auténticos sistemas de referencia privilegiados, en los cuales funciona estrictamente el principio de relatividad (o sea, las leyes de la física tienen la misma forma), son aquellos que están en caída libre. En cambio, los que están en reposo en la Tierra son sistemas acelerados y que, por tanto, no son equivalentes. Si lanzamos un balón de baloncesto, el sistema de referencia en caída libre medirá una trayectoria en línea recta, como corresponde a una trayectoria a velocidad constante, o sea, libre de fuerzas, mientras que un sistema acelerado medirá la trayectoria curva que nos es familiar. Estas diferencias pueden calcularse con transformaciones de coordenadas dentro del marco de la teoría de la relatividad.

El experimento que se publica hoy en Science Advances es el equivalente cuántico a esta idea, ya que mide las diferencias entre un sistema de referencia en caída libre y otro en reposo en la superficie de la Tierra, pero realizado con sistemas físicos regidos por la física cuántica, en este caso, átomos de rubidio enfriados hasta temperaturas ultrabajas. Lo relevante es entonces el efecto sobre la función de onda cuántica. Para medir las diferencias entre una función de onda atómica en caída libre y otra en reposo, el experimento se hace con un interferómetro: un aparato que guía a las funciones de onda por distintos caminos según su estado cuántico. La gravedad en sistemas cuánticos ha sido observada muchas veces en distintos experimentos en las últimas décadas, e incluso en ocasiones usando interferómetros atómicos similares. La novedad no es esa, sino que en este caso se mide en concreto el efecto sobre la función de onda —en otras palabras, la diferencia de fase— en lugar de, por ejemplo, el valor de la aceleración de la gravedad, como en experimentos previos. Para ello, hay que modificar el interferómetro para que en uno de sus brazos la gravedad se compense mediante campos magnéticos -el equivalente a anclar un objeto en la superficie de la Tierra- mientras que en otro brazo actúe libremente. A este ingenioso dispositivo los autores lo llaman Interferómetro Cuántico de Galileo (QGI por sus siglas en inglés). Los resultados parecen ajustarse bien a las predicciones relativistas basadas en el principio de equivalencia. Es un experimento bonito y altamente sofisticado, que proporciona un complemento teórico elegante a los resultados ya conocidos sobre gravedad en sistemas cuánticos.