La física cuántica describe un mundo que desafía por completo nuestra experiencia cotidiana. A nivel microscópico, las partículas no ocupan posiciones definidas como los objetos macroscópicos, sino que pueden comportarse como si estuvieran en varios lugares a la vez. Durante décadas, este comportamiento se consideró casi filosófico, aunque poco a poco se han acumulado pruebas experimentales, generalmente en sistemas muy concretos y difíciles de extrapolar fuera del laboratorio.
Los científicos coinciden: átomos aparecen a la vez en dos lugares y se confirma una teoría centenaria
Un nuevo estudio publicado en Nature Communications da un paso más al trasladar estos fenómenos a átomos con masa, no solo a partículas de luz. Trabajando con helio ultrafrío, los investigadores lograron observar correlaciones cuánticas con una precisión inédita, abriendo nuevas vías para explorar cómo se manifiesta el comportamiento cuántico en sistemas más cercanos a la materia cotidiana.
El experimento se basa en el entrelazamiento, una propiedad cuántica en la que el estado de una partícula depende del de otra, incluso a distancia. Hasta ahora, las pruebas de este fenómeno se habían realizado sobre todo con fotones o propiedades internas de los átomos, como el espín. Medir correlaciones en partículas masivas representa un desafío mucho mayor, porque cualquier perturbación externa puede alterar los resultados.
Para ello, los científicos enfriaron átomos de helio hasta formar un condensado de Bose-Einstein, un estado donde las partículas actúan de manera colectiva. A continuación, emplearon pulsos de láser para manipular el sistema y provocar colisiones controladas, generando pares de átomos con momentos opuestos. Así, se produjo entrelazamiento en el momento: si un átomo se mueve en una dirección, su pareja se desplaza en sentido contrario, siguiendo patrones que no pueden explicarse mediante teorías clásicas.
El estudio utilizó un interferómetro especial para recombinar trayectorias y medir las correlaciones, confirmando su carácter no local y mostrando violaciones de criterios de localidad, evidencias directas de la naturaleza cuántica del sistema. Trabajar con átomos permite además considerar interacciones con la gravedad, acercando estos experimentos a la búsqueda de una conexión entre mecánica cuántica y relatividad general.
Más allá de confirmar predicciones teóricas, este trabajo establece una plataforma para explorar preguntas aún más profundas: cómo la gravedad afecta sistemas cuánticos, la decoherencia inducida por el entorno y la posibilidad de realizar experimentos que antes parecían inalcanzables. Así, la física cuántica avanza no solo como teoría abstracta, sino como herramienta para medir y comprender la realidad en sus niveles más fundamentales.
